Εξηγούμε τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα και με βάση το τι ποικίλλει. Ηλεκτρική αγωγιμότητα μετάλλων, νερού και εδάφους.
Τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα;
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι η χωρητικότητα του ύλη για να επιτραπεί η ροή του ηλεκτρικό ρεύμα μέσω τους σωματίδια. Αυτή η ικανότητα εξαρτάται άμεσα από την ατομική και μοριακή δομή του υλικού, καθώς και από άλλους φυσικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία στην οποία βρίσκεται ή στην κατάσταση στην οποία βρίσκεται (υγρό, στερεός, αεριώδης).
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι το αντίθετο της ειδικής αντίστασης, δηλαδή η αντίσταση στη διέλευση του ηλεκτρική ενέργεια απο υλικά. Υπάρχουν τότε καλά υλικά και κακά ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά, στο βαθμό που είναι περισσότερο ή λιγότερο ανθεκτικά.
Το σύμβολο που αντιπροσωπεύει την αγωγιμότητα είναι το ελληνικό γράμμα σίγμα (σ) και η μονάδα του μέτρηση είναι η siemens ανά μέτρο (S / m) ή 𝛀-1⋅ m-1. Για τον υπολογισμό του, οι έννοιες του ηλεκτρικό πεδίο (E) και πυκνότητα ρεύματος αγωγιμότητας (J), ως εξής:
J = σE, από όπου: σ = J / E
Η αγωγιμότητα ποικίλλει ανάλογα με το κατάσταση της ύλης. Σε υγρά μέσα, για παράδειγμα, θα εξαρτηθεί από την παρουσία διαλυμένων αλάτων σε αυτά που δημιουργούν ιόντων θετικά ή αρνητικά φορτισμένοι και είναι οι ηλεκτρολύτες που είναι υπεύθυνοι για τη διεξαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος όταν το υγρό εκτίθεται σε ηλεκτρικό πεδίο.
Από την άλλη, τα στερεά έχουν πολύ πιο κλειστή ατομική δομή και με λιγότερη κίνηση, οπότε η αγωγιμότητα θα εξαρτηθεί από το νέφος του ηλεκτρόνια μοιράζονται τα συγκροτήματα του Βαλένθια και η ζώνη αγωγιμότητας, η οποία ποικίλλει ανάλογα με την ατομική φύση της ύλης: το μέταλλα είναι καλοί ηλεκτρικοί αγωγοί και όχι μέταλλα, από την άλλη, καλές αντιστάσεις (ή μονωτές, όπως π.χ πλαστική ύλη).
Αγωγιμότητα του νερού
ο Νερό γενικά είναι καλός ηλεκτρικός αγωγός. Ωστόσο, αυτή η χωρητικότητα εξαρτάται από το περιθώριο ολικών διαλυμένων στερεών (TDS), καθώς η παρουσία αλάτων και μετάλλων στο νερό σχηματίζει τα ηλεκτρολυτικά ιόντα που επιτρέπουν τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Απόδειξη αυτού είναι ότι απεσταγμένο νερό, τα οποία εξαλείφονται (χρησιμοποιώντας απόσταξη και άλλες μέθοδοι) όλα τα ιόντα διαλυμένα σε αυτό και δεν αγώγουν ηλεκτρισμό.
Με αυτόν τον τρόπο, η αγωγιμότητα του αλμυρού νερού είναι μεγαλύτερη από αυτή του γλυκού νερού. Η αύξηση του ρυθμού αγωγιμότητας μπορεί να καταγραφεί καθώς προστίθενται διαλυμένα ιόντα στο υγρό, έως ότου επιτευχθεί ένα όριο ιοντικής συγκέντρωσης στο οποίο σχηματίζονται ζεύγη ιόντων, θετικά με αρνητικά, τα οποία ακυρώνουν το φορτίο τους και εμποδίζουν την αγωγιμότητα.
Αγωγιμότητα του εδάφους
ο εδάφηΓενικά, έχουν διαφορετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, ανάλογα με διάφορους παράγοντες όπως το πότισμα του νερού ή την ποσότητα των αλάτων που παρουσιάζουν. Όπως και στην περίπτωση του νερού, τα περισσότερα αλατούχα εδάφη θα είναι καλύτεροι ηλεκτρικοί αγωγοί από τα λιγότερο αλατούχα, και αυτή η διάκριση συχνά καθορίζεται από την ποσότητα νερού που λαμβάνουν (καθώς το νερό μπορεί να «πλύνει» τα άλατα από το έδαφος).
Αυτό το επίπεδο αλατότητας συχνά συγχέεται με τη νατρότητα του εδάφους (παρουσία νατρίου), ενώ στην πραγματικότητα η αλατότητα αναφέρεται στην αφθονία των κατιόντων του νατρίου (Na +), του καλίου (K +), του ασβεστίου (Ca2 +) και μαγνήσιο (Mg2 +), μαζί με τα κατιόντα του χλωρίου (Cl–), του θειικού (SO42-), του διττανθρακικού (HCO3–) και του ανθρακικού (CO32-).
Έτσι, σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται τεχνικές όπως το πλύσιμο (για πολύ αλατούχα εδάφη) ή η έγχυση άλλων εξουδετερωτικών στοιχείων (όπως το θείο) για πολύ βασικά. Αυτό μπορεί συχνά να προσδιοριστεί με δοκιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας.
Μεταλλική αγωγιμότητα
Τα μέταλλα είναι γενικά εξαιρετικοί ηλεκτρικοί αγωγοί. Αυτό είναι επειδή άτομα αυτού του τύπου υλικού συνδυάζονται με σχηματισμό μεταλλικοί σύνδεσμοι. Στα μέταλλα, τα ηλεκτρόνια παραμένουν γύρω από το μέταλλο σαν σύννεφο, κινούνται γύρω από στενά συνδεδεμένους ατομικούς πυρήνες και είναι αυτά που επιτρέπουν την ηλεκτρική ροή.
Όταν το μέταλλο εφαρμόζεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα ηλεκτρόνια ρέουν ελεύθερα από το ένα άκρο του μετάλλου στο άλλο, όπως ακριβώς συμβαίνει και με το μέταλλο. θερμότητα, των οποίων και οι δύο είναι καλοί πομποί. Γι' αυτό το χαλκός και άλλα μέταλλα σε ηλεκτροφόρα καλώδια και ηλεκτρονικές συσκευές. Το παρακάτω σχήμα αναπαριστά σχηματικά τη ροή του ηλεκτρόνια (με κόκκινο) όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο σε μέταλλο: