Сопротивление воды — что это такое?
Вода в природе существует не в чистом виде. Она вбирает в себя загрязнения и пестициды из почвы, взаимодействует с воздухом, растворёнными газами, с органическими и неорганическими веществами. Словом, весь этот коктейль, в зависимости от состава, предопределяет основные химические и физические свойства воды. Одно из таких – это сопротивление, или, говоря терминологией, удельное сопротивление, которое напрямую влияет на минерализацию жидкости.
Что такое сопротивление воды?
Сопротивление воды – это способность воды, обратная электропроводимости. Оно зависит от количества солей в жидкости и её температуры. Минерализацию воды определяют катионы магния, кальция, натрия, а также сульфаты и хлориды. Вся эта концентрация влияет на электропроводность воды, вне зависимости от её источника. Марганец, алюминий, железо, фосфаты и другие ионы существенным образом не влияют на электропроводимость воды.
Проще говоря, измерив уровень минералов в данном образце воды, мы одновременно измерим и уровень её сопротивления.
Более концентрированная минералами вода отличается большей электропроводностью, а очищенная никак не проводит электричество. Также при замере сопротивления, нельзя посчитать удельный состав органических соединений, нейтральных взвешенных частиц и газов.
Читайте также: Жёсткость воды
От каких факторов зависит сопротивление воды?
Как известно ещё из самых первых уроков по химии, вода – это самый главный растворитель. В ней распадаются на частицы песок, соль, сахар, железо и другие вещества и элементы. Чем выше температура воды – тем лучше она растворяет. Каждый градус увеличения температуры жидкости увеличивает её способность проводить электрический ток на 6%. Таким образом, горячая вода – намного более лучший электропроводник, чем ледяная.
Во время определения электрического сопротивления воды, различные взвешенные частицы, примеси и коллоиды остаются на поверхности измерительных приборов и образовывают на них плёнку, что существенно увеличивает сопротивление, которая возникает при действии электричества, а также увеличивает погрешности в этих измерениях.
Самое верное решение в таком случае – очистка имеющихся электродов или использование вспомогательных.
В чём польза измерения сопротивления воды?
Измерение сопротивления воды помогает в определении качества этой жидкости. Эти значения помогают понять количество тех солей, которые растворены в данном объекте испытаний. Также эти значения можно сравнить с нормами, применяемыми к понятию «качественная питьевая вода». Такой эксперимент идеален перед сдачей воды на лабораторный анализ. Также он поможет в определении с покупкой очистителя для водопроводной воды.
Понимая численное значение слей в воде, вы поймёте, какой мощности понадобится очиститель для водопроводной воды и сможет ли он справиться с таким объёмом нагрузки. Также измерение сопротивления – это и прекрасный метод проверки уже установленного оборудования для очистки воды в вашей квартире. Измерив соли в той пробе, которая уже прошла очистку системой, вы поймёте, справляется ли купленная вами техника с поставленной задачей или нужно срочно задуматься над приобретением новой.
Удельное сопротивление воды — AQUAREAD
Что такое удельное сопротивление воды?Удельное сопротивление воды (resistivity in water, RES) – это мера способности воды противостоять электрическому току. Она напрямую связана с количеством растворенных в воде солей. Вода с высокой концентрацией растворенных солей будет иметь низкое удельное сопротивление, и наоборот. Удельное сопротивление измеряется в Омах. Когда соли растворяются в воде, образуются свободные ионы. Эти ионы способны проводить электрический ток. Растворенные соли, которые находятся в воде и снижают её удельное сопротивление, включают: кальций, хлорид, магний, калий и, конечно же, натрий.
В таблице ниже показаны некоторые примеры уровней удельного сопротивления для различных типов воды.
| Тип воды | Приблизительное удельное сопротивление, Ом |
| Чистая вода | 20 000 000 |
| Дистиллированная вода | 500 000 |
| Дождевая вода | 20 000 |
| Водопроводная вода | 1000 — 5000 |
| Солоноватая речная вода | 200 |
| Прибрежная морская вода | 30 |
| Открытая морская вода | 20-25 |
Измеритель удельного сопротивления – полезный инструмент для тестирования качества воды.
Удельное сопротивление является жизненно важным показателем, когда требуется сверхчистая вода (например, такая требуется во все большем числе лабораторных и промышленных процессов). В полевых условиях датчик удельного сопротивления воды применим как элемент общего процесса проверки качества воды, когда данный параметр замеряется наряду с другими, такими как растворенный кислород и pH. Мониторинг удельного сопротивления воды также можно использовать для проверки грунтовых вод (например, для выявления загрязнений от фильтратов со свалок или исследования состояния озер, рек и приливных устьев).
Наблюдая за показателем RES в течение некоторого времени, можно составить представление о нормальном диапазоне удельного сопротивления в конкретном водоеме. Использование этих знаний может помочь в выявлении аномалий, которые указывающих на попадание загрязнителя в воду. В водных экосистемах каждый организм имеет определенный диапазон толерантности, и если сопротивление воды выйдет за пределы этого диапазона, это может разрушить экосистему и в дальнейшем потребовать много времени для её восстановления.
Компания Aquaread разрабатывает и производит измерители сопротивления воды, подходящие как для портативных, так и для стационарных применений. В продуктовой линейке имеется многопараметрическое оборудование для контроля качества воды, стандартным параметром которого является удельное сопротивление.
Удельное сопротивление воды определяется с помощью измерений электропроводности и температуры. Выявление удельного сопротивления – это лишь одна из функций многопараметрического оборудования от Aquaread, предназначенного для проверки качества воды.
Оборудование от Aquaread включает в себя датчики с набором электродов, которые измеряют различные параметры. Электроды для растворенного кислорода и электропроводности объединены в один. Между электродами подается напряжение. В зависимости от сопротивления воды происходит его падение. Оно замеряется и с учётом данных о температуре отображается в используемом вместе с аквазондами акваметре в качестве сопротивления.
Необходимо учитывать тот факт, что на удельное сопротивление сильно влияет температура. Оборудование Aquaread для измерения удельного сопротивления регулирует значение данного показателя в зависимости от температуры пробы воды, чтобы отображать значение, нормализованное для 25
| Аквазонд AP-2000 | Аквазонд AP-5000 | Аквазонд AP-7000 |
Для портативных применений мы предлагаем зонды серии Aquaprobe AP-2000 и AP-5000, а также AquaPlus с оптической системой DO/EC. Данные устройства для тестирования воды были спроектированы со вниманием к их прочности и мобильности, что позволяет проводить точечный мониторинг сразу в нескольких местах. Акваметр выполняет геотегирование данных, чтобы их можно было просматривать в Google Планета Земля.
Понимание удельного сопротивления воды
Имейте в виду, что высокое удельное сопротивление означает более чистую и чистую воду.
Ключевые выводы:
- Удельное сопротивление воды относится к способности воды противостоять электрическому току, которая определяется концентрацией растворенных солей в воде.
- При сравнении проводимости с удельным сопротивлением проводимость является мерой того, насколько хорошо электричество может проходить через воду.
- Использование измерителя удельного сопротивления для тестирования воды может быть важным, поскольку оно может помочь определить, есть ли в воде какие-либо растворенные соли или другие загрязняющие вещества.
Корреляция между удельным сопротивлением и проводимостью
При измерении воды можно измерить общую проводимость воды, которая относится к способности электрического тока проходить через воду . Поскольку растворенные соли способны проводить электрический ток, увеличение солености приводит к увеличению проводимости. Еще одним фактором, влияющим на проводимость воды, является температура. Более высокая температура обычно приводит к более высоким показаниям проводимости.
Существует сильная корреляция между удельным сопротивлением и проводимостью . В то время как проводимость измеряет, насколько хорошо электричество может проходить через воду, удельное сопротивление измеряет, насколько вода может сопротивляться потоку электричества. Из-за того, как эти два измерения коррелируют, оба они обычно включаются в системы очистки воды, которые используются в лабораториях.
Что такое формула/уравнение удельного сопротивления?
Общее удельное сопротивление воды или любого другого материала измеряется с помощью простой формулы и уравнения, которые
- Символ ρ обозначает общее удельное сопротивление воды в омметрах.
- E представляет величину электрического поля в вольтах на метр
- Дж представляет собой величину плотности в амперах на квадратный метр
Эта формула важна, потому что она позволяет вам определить удельное электрическое сопротивление воды с помощью математической формулы . Имея в руках эту формулу, вы будете лучше понимать показания удельного сопротивления при измерении воды.
Зачем использовать измеритель удельного сопротивления для проверки воды?
В то время как измерители проводимости могут быть эффективными при проверке качества воды, измерители удельного сопротивления также являются надежными инструментами для проверки воды . Например, сверхчистая вода имеет чрезвычайно высокое сопротивление, составляющее 20 миллионов Ом, что, по сути, означает, что в воде нет растворенных твердых частиц или загрязняющих веществ.
С этим чтением вы можете быть уверены, что вода чистая и безопасная для питья. Хотя отфильтрованная вода не на 100 процентов свободна от примесей, вы все равно должны получить показание удельного сопротивления, которое составляет 500 000 Ом.
Если вода никак не фильтруется, показания удельного сопротивления быстро падают. Дождевая вода обычно имеет удельное сопротивление около 20 000 Ом, что намного выше, чем 1000-5000 показаний нефильтрованной водопроводной воды. Если вы используете измеритель сопротивления для проверки солоноватой воды в реках, вы должны ожидать, что показания сопротивления будут около 200. Для прибрежной морской воды и открытой морской воды показания сопротивления, как правило, колеблются в пределах 20-30 Ом.
Если вы не тестируете сверхчистую воду, типы растворенных твердых веществ, которые можно найти в воде, включают натрий, кальций, калий, магний и хлорид . Когда слишком много этих твердых веществ растворяется в воде, качество воды ухудшается, что может сделать ее небезопасной для питья.
Причина, по которой измерители удельного сопротивления становятся все более важными, заключается в том, что они могут обеспечить точные показания сверхчистой воды для применений, где требуется этот тип воды. Например, для многих промышленных и лабораторных процессов требуется сверхчистая вода. Если в воду попадает даже небольшое количество растворенных твердых веществ, она становится бесполезной.
В полевых условиях датчики сопротивления могут использоваться для определения общего качества воды наряду с датчиками pH и растворенного кислорода . Типы полевых приложений, для которых идеально подходят датчики удельного сопротивления, включают в себя тестирование грунтовых вод, проверку загрязнения в фильтрате свалок и исследование возможного загрязнения в реках и озерах. Любой, кто регулярно контролирует удельное сопротивление воды, должен быстро получить представление о нормальных уровнях удельного сопротивления в различных водоемах. Обладая этими знаниями, вы можете определить аномальные показания, которые могут указывать на присутствие в воде нового загрязняющего вещества.
Удельное сопротивление воды также очень важно при изучении водных экосистем. Каждому организму в реках, озерах и океанах требуется определенный уровень сопротивления, чтобы процветать и выживать. Если эти уровни выходят за пределы определенного диапазона, водная жизнь в экосистеме может оказаться не в состоянии выжить. Измерители сопротивления используются не только для измерения удельного сопротивления в воде. Фактически, лучшие измерители удельного сопротивления способны измерять уровни сопротивления в жидкостях, суспензиях и полутвердых веществах. Таким образом, измерители удельного сопротивления доказали свою эффективность при использовании в самых разных отраслях, от строительства до археологии.
У археологов измерители сопротивления в основном используются для проверки электрических цепей. Эти счетчики вставляются непосредственно в землю для получения соответствующих показаний. Различные показания могут указывать на наличие археологических объектов под землей.
Если показания удельного сопротивления в определенной области ниже или выше, чем в окружающей среде, археологи могут лучше понять, какие объекты могут быть расположены под землей. Например, каменная конструкция может блокировать поток электричества, что приведет к более низким показаниям удельного сопротивления, чем обычно.
Почему мы измеряем удельное сопротивление, а не сопротивление?
Хотя некоторые люди используют сопротивление и удельное сопротивление как синонимы, эти термины имеют немного разные значения, о которых вы должны знать перед выполнением каких-либо измерений. Сопротивление воды или любого другого материала зависит от множества факторов, основным из которых является удельное сопротивление рассматриваемого материала . Поняв разницу между этими двумя терминами, вы должны лучше понять, как движутся электроны. Сопротивление устройства или материала относится к частному напряжению, приложенному непосредственно к цепи. Затем это делится на протекающий через цепь ток.
Сопротивление материала зависит от способности материала блокировать прохождение тока, которая отображается в омах. С другой стороны, удельное сопротивление является фактическим измерением сопротивления материала . Когда материалы устойчивы к электрическому току, они известны как изоляторы. Материалы с низким сопротивлением называются проводниками, что означает, что они могут без проблем проводить электрический ток. Наряду с изоляторами и проводниками материал или элемент можно классифицировать как полуизолятор.
Существует ряд факторов, которые могут изменить показания удельного сопротивления
Хотя сопротивление зависит от размера материала, важно понимать, что удельное сопротивление не зависит. Существует ряд измерений удельного сопротивления, наиболее распространенные из которых включают:
- Поверхностное удельное сопротивление
- Контактное удельное сопротивление
- Объемное или объемное удельное сопротивление
Удельное поверхностное сопротивление относится к измерению сопротивления поверхности материала при контакте с электродами , что делает это измерение очень простым. Для сравнения, контактное удельное сопротивление включает измерение сопротивления через композит или материал. Важно понимать, что контактные измерения удельного сопротивления не дают показаний об удельном сопротивлении данного материала. Вместо этого они измеряют общее качество электрического соединения.
Другим типом измерения удельного сопротивления, который вы можете выполнить, является
Сечение – это толщина и ширина материала. Это показание затем делится на длину данного материала, который находится между электродами. Удельное сопротивление является очень важным измерением, которое может предоставить вам точные данные о качестве пробы воды. Проверяете ли вы питьевую воду или хотите убедиться, что речная вода не слишком загрязнена, 9Измерения удельного сопротивления 0003 можно выполнять для многих различных приложений. На самом деле, эти измерения необходимы для некоторых промышленных процессов. В то время как наука об удельном сопротивлении может быть трудной для понимания, измерители сопротивления просты в использовании и могут дать вам ответы, которые вы ищете.
Что такое электропроводность, удельное сопротивление, TDS, соленость и их взаимосвязь?
Вода обладает способностью проводить электричество благодаря наличию в растворе заряженных ионов. Ионы — это атомы молекул, которые имеют общий электрический заряд, и они включают катионы (положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы).
Наиболее распространенные заряженные ионы в природной воде обычно включают катионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca+2) и магния (Mg+2), а также анионы хлорида (Cl-), сульфата (SO4-2). , нитрат (NO3-) и бикарбонат (HCO3-). Многие другие ионы также можно найти в воде, включая органические ионы и другие неорганические ионы.
Эти ионы несут электрический заряд и могут перемещаться в воде, что позволяет воде проводить электрический ток. Мера способности воды проводить электрический ток называется ее электропроводностью. Более высокие концентрации ионов в воде увеличивают ее способность проводить электричество и, следовательно, проводимость. С другой стороны, дистиллированная вода имеет очень низкую концентрацию ионов и низкую электропроводность.
Техническое примечание: Иногда электропроводность называют удельной проводимостью. |
Противоположностью проводимости является удельное сопротивление.
Удельное сопротивление — это способность материала (например, воды) сопротивляться потоку электричества. Удельное сопротивление является обратной величиной проводимости, так что
Удельное сопротивление = 1/Электропроводность
Из этого соотношения видно, что вода с высокой проводимостью имеет низкое удельное сопротивление, и наоборот. Например, дистиллированная вода будет иметь высокое сопротивление и низкую проводимость.
Обычной единицей измерения проводимости является микросименс на см (мкСм/см). Эту единицу также иногда записывают как микромхо на см (мкмхо/см), где 1 мкСм/см равен 1 мкмо/см. Питьевая вода обычно имеет значения электропроводности в диапазоне от 50 до 1500 мкмо/см[1]. При более высокой проводимости вода становится слишком соленой для питья.
Техническое примечание: Обратите внимание, что «мхо» — это обратное написание «Ом», общепринятой единицы измерения электрического сопротивления. |
Поскольку электропроводность незначительно меняется в зависимости от температуры, значения электропроводности обычно указываются как значения с температурной компенсацией, которые представляют собой проводимость при 25°C. Это упрощает сравнение значений проводимости для образцов с разной температурой.
Как электропроводность связана с общим содержанием растворенных твердых веществ (TDS)?
Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) относится к общему количеству растворенных веществ, присутствующих в воде. TDS обычно указывается в миллиграммах на литр (мг/л) или ppm (частях на миллион). Это означает, что если полностью испарить один литр воды с TDS 500 мг/л, останется 500 мг твердого остатка. Обычно растворенные твердые вещества включают главным образом растворенные минеральные ионы, такие как натрий, хлорид и другие упомянутые выше ионы. TDS также может включать другие неорганические ионы, растворенные органические вещества и неионогенные вещества, такие как растворенный кремнезем.
Хотя относительно небольшое количество TDS включает неионогенные вещества, не несущие электрического заряда, воды с более высокими значениями TDS обычно имеют более высокие значения проводимости.
Из-за этого измерение электропроводности (быстрое и простое) можно использовать для оценки TDS (прямое измерение более дорого и требует больше времени). Однако взаимосвязь между проводимостью и TDS зависит от химического состава воды, поскольку ионы различаются по своей способности передавать электрический заряд через воду. Некоторые ионы несут электрические заряды быстрее, чем другие, из-за таких факторов, как размер и масса ионов и то, как они взаимодействуют с молекулами воды.
Общее уравнение для оценки TDS по электропроводности выглядит следующим образом:
TDS (мг/л) = k · EC (мкСм/см)
, где EC – это электропроводность, а k – коэффициент преобразования, что связано с химическим составом воды.
Для типичных природных вод, таких как речная и озерная вода, значение коэффициента преобразования обычно составляет от 0,6 до 0,7, а значение 0,64 считается типичным.
Для раствора, содержащего в основном ионы натрия и хлорида, значения 0,49до 0,56 типичны, в зависимости от концентрации соли.
Для точной оценки TDS по проводимости при выборе коэффициента преобразования следует учитывать химический состав раствора. Если состав раствора известен, то истинное TDS репрезентативной пробы воды можно рассчитать, взяв сумму измеренных концентраций. В качестве альтернативы можно напрямую измерить истинное значение TDS репрезентативного образца. Затем можно рассчитать правильное значение коэффициента преобразования на основе истинного TDS и измеренной проводимости.
Если невозможно рассчитать правильное значение коэффициента преобразования, то обычное значение или значение коэффициента преобразования по умолчанию (например, 0,64) приведет к оценке TDS, которая, по крайней мере, находится на правильном уровне.
Как проводимость связана с соленостью?
Соленость относится к содержанию соли в воде.
Поскольку большинство растворенных твердых веществ обычно состоят из неорганических ионов, которые являются компонентами солей, концепции солености и TDS очень похожи. На самом деле эти два понятия иногда считаются синонимами. Однако соленость часто выражается в единицах массы соли на массу воды. Например, океанская вода обычно содержит около 35 граммов соли на один килограмм воды, поэтому ее соленость можно выразить как 35/1000 или 0,035. Это также может быть выражено как 3,5% или 35 частей на тысячу (ppt).
Соленость часто используется для описания морской и солоноватой воды, но также может использоваться для описания пресной воды и рассолов. Поскольку пропорции наиболее важных ионов в морской воде почти постоянны, океанографы могут использовать очень точные формулы для оценки солености по электропроводности и температуре[1].
В случаях, когда соленость измеряется в мг/л (например, для озерной воды, плавательных бассейнов или воды для орошения), соленость может быть оценена по электропроводности с использованием той же формулы, которая представлена для TDS в предыдущем разделе.
