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水中电导度、电导率与电阻率关系

发布日期:2025-04-24 15:23
信息摘要:
水的电导度和电导率是衡量其导电能力的重要参数,与电阻率密切相关。电导度与电导率的定义:电导度(S)表示水溶液的导电能力强弱。当水中存在溶解盐类时,盐类会以离子形...

水的电导度和电导率是衡量其导电能力的重要参数,与电阻率密切相关。


电导度与电导率的定义:


电导度(S)表示水溶液的导电能力强弱。当水中存在溶解盐类时,盐类会以离子形式存在。若在水中插入一对电极并通电,离子会在电场作用下定向移动:阴离子趋向阳极,阳离子趋向阴极,从而形成电流。电导度的大小直接反映了水中离子的总浓度,即含盐量。水越纯净,含盐量越低,导电能力越弱,电导度越小。例如,超纯水的电导度极低,几乎不导电。


电导度的计算公式为电阻值的倒数:


其中,R为电阻(单位:欧姆,Ω),S的单位过去常用“姆欧”(Ω⁻¹),现国际标准单位采用“西门子”(S)。实际应用中,常以微西门子(μS)表示。


电导率(κ)则是比电导的简称,定义为电阻率的倒数,计算公式为:


其国际单位为西/米(S/m)。电导率的物理意义是:截面积1平方米、长度1米的导体所具有的电导。当电极常数Q=1时,电导率与电导度的数值相等。

电导度、电导率与电阻率的关系:


电阻率(ρ)是材料抵抗电流的能力,单位为Ω·m。根据电阻公式R=ρ*(L/F)
(L为电极间距,F为电极面积),代入电导度公式可得:


对于固定电极,LL和FF均为常数,因此定义电极常数Q=L/F,简化后得到:

由此可见,电导率与电阻率互为倒数,电导度则通过电极常数与两者关联。


不同水质的电导率和电阻率差异显著,具体示例如下:


强酸性溶液(如30%硫酸):电阻率仅1Ω·cm,电导率高达10^6μS/cm,说明其离子浓度极高,导电能力极强。


海水:电阻率为33Ω·cm,电导率约3.3×10^4μS/cm,因含有大量氯化钠等溶解盐类。


天然水(如河水、湖水):电阻率约2×10^4Ω⋅cm,电导率约50μS/cm,含少量矿物质。

纯水与超纯水:普通蒸馏水电阻率10^6Ω⋅cm

,电导率约1μS/cm。


超纯水电阻率可达10^7Ω⋅cm,电导率低至0.1μS/cm,接近理论纯水的极限值(0.054 μS/cm)。


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