Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрической проницаемости жидкостей. Цель изобретения - повышение точности определения. Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей включает измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, измерение удельной электропроводности жидкости, а диэлектрическую проницаемость определяют по формуле ε=ε ф .(K oG/*98X о), где ε ф=C э/C о - фиктивная, недействительная диэлектрическая проницаемость жидкости C э - электрическая емкость ячейки с жидкостью, пФ C о - электрическая емкость ячейки с воздухом, пФ K о - геометрическая постоянная ячейки, М -1 *98X о - удельная электропроводность жидкости, см/м G - активная проводимость ячейки с жидкостью. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1583816 (51)5 G О! N 27/22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
llPH ГКНТ СССР (21) 4306099/25-25 .(22) 03.08.87
:(46) 07.08.90. Бюл. Р 29 (72) С.В.Усиков (53) 543.247(088.8) (56) Эме Ф. Диэлектрические измере:ния. — M.: Химия, 1967, с.18. .
Способ, реализованный в диэлькометре "Тангенс-2Y." Инструкция по эксплуатации 5К1 551.009 .ИЭ. — Ан,гарск, ИПО "Химавтоматика", 1976, с. 3-1 8. (54) С110СОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧ,ЕСКОЙИ ПРОНИ!АЕМОСТИ ШДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. зовано для определения диэлектрической проницаемости жидкостей. Цель
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрической проницаемости электропроводящих жидкостей, оценки точности этого определения, создания жидких стандартных образцов диэлектрической проницаемости, методов и средств анализа и контроля качества (состава и структуры) веществ. Способ может быть использован в различных областях химии, физики, биологии, медицины.
Целью изобретения является повышение точности измерений.
Цель изобретения достигается тем, что согласно способу определения диэлектрической проницаемости жидко2 изобретения — повышение точности определения. Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей включает измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, измерение удельной электропроводности жидкости,a диэлектрическую проницаемость определяют по Формуле с =
Е . (К С/ж), где Е - С /С фиктивная, недействительная диэлектрическая проницаемость жидкости, С - электрическая емкость ячейки с жидкостью, пФ; С вЂ” электрическая емкость ячейки с воздухом, пФ; К q—
4 геометрическая постоянная ячейки, м удельная электропроводность жидкости, см/g, G — активная проводимость ячейки с жидкостью. 1 табл. сти, включающему измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, дополнительно определяют активную проводимость ячейки с жидкостью (G) и удельную электропроводность жидкости у,, а диэлектрическую проницаемость жидкости опрелеляют по формуле
+o
/С вЂ” фиктивная, недейстЭ о вительная диэлектрическая проницаемость жидкости; электрическая емкость э ячейки с жидкостью, пФ;
С вЂ” электрическая емкость о ячейки с воздухом (вакуумом), пФ;
15838
20 (8) 30
K — геометрическая посто0 янная ячейки, м- ; — удельная электропроо водно сть жидкости у 5 .См/м;
С вЂ” активная проводимость
4 яч ей ки с жидк ос тью, См.
Известно, что приэлектродные явле- 10 ния могут искажать результаты наблюдений при определении жидкости.
Для ячейки с воздухом или вакуумом влияние приэлектродных процессов на измерении электрической емкости не проявляется (отсутствует), а ее геометрическая постоянная может быть найдена по формуле
8,854
0 С ) где С вЂ” электрическая емкость ячейО ки с B Оздухом пч
8,854 — диэлектрическая проницаемость вакуума, пФ/м.
Возможное влияние на определение приэлектродных процессов в ячейке с жидкостью отражается в величине фиктивной, недействительной, диэлектрической проницаемости Я
Сэ с "ДС
С, где С вЂ” истинная электрическая емкость раствора в ячейке", Д С вЂ” приращение электрической емкости, обусловленное, . например, указанными явлениями.
Величина Еф может отличаться от истинной Е, как в большую, так и в меньшую сторону, в силу различных типов взаимодействия ячейка — жидкость. Решение задачи определения истинной F вытекает из подобия закономерностей изменения активной и реактивной (электрической емкости)
45 состэвляющих полной проводимости электрической системы между электро" дами в зависимости от обратных значений геометрических факторов ячейки с жидкостью и .ез нее.
Это означяет. что можно составить две пары эквивалентных выражений для электрических емкостей рабочего объема идеальной (С) и реальной (Сэ) ячеек соответственно: 55
С = 8,854 Е1/Ко пФ; (1)
С 8,854 Е 1/Ко,пФ, (2) 16 4
С 8, 854 Е 1/К, пФ; (3)
С 8,854 Е1/К,, пФ (4) а также два выражения геометрических факторов для идеальной (К,) и реальной (К) ячеек соответственно
К вЂ”, м - (5) ф ю е
С где а — истинное значение активной электропроводности в рабочем объеме идеальной ячейки с жидкостью, См;
К - геометрический фактор, отражающий тип взаимодействия ячейка-жидкость, м-, так, что выполняется соотношение (7)
Еф К1 где К - приведенный геометрический!
1 ! фактор, м, отражающий тип взаимодействия ячейка — жидкость так, что выполняется соотношение
Е К1
Еф Kî
На основании выражений (1-8) имеем
СКо
Е K — - (9) ф Ж
Здесь величина Сз также отражает тип взаимодействия ячейка — жидкость.
В реальных условиях, как правило, величина р неизвестна, а известна G.
Пример. С помощью трехэлектродной ячейки два потенциальных электрода, имеющих гальванический контакт с жидкостью, а третий, охранный, изолируют от жидкости, Ячейку связывают с трансформаторным мостом емкостей типа Е8-2.Опыты проведены с водными растворами КС1 О,OIH и 0,1N.
1. Определяют электрическую емкость рабочего объема ячейки с воздухом с помощью прибора Е8-2.
Со 0,06 пФ, 2. Определяют геометрическую постоянную ячейки К о 147,56 м
3. Определяют эквивалентную электрическую емкость рабочего объема ячейки с раствором с помощью прибора Е8-2.
Сз 1025 пФ
4 ° Определяют эквивалентную активную проводимость рабочего объема ячейки с раствором с помощью прибора Е8-2
15 ра (20+ 1) С где
Водный раствор
КС1 0,01
Дистиллированная вода
Водный раствор
КС1 О,1
Характерис тика вег.ества
0,06
0,06
0,06
147,56
147,56
4,824
41,978
470,4 ° 10
18,655
0,1386
80,4
13,9
Температура жидкости (г), С (2021) С (20+1) С (25+1)о С
С = 470,4 10 См/и.
5. Определяют удельную электропроводность раствора с помошью прибора "Импульс"
xо= 1%19 Смlм.
6. Определяют относительную диэлектрическую проницаемость раствора
Я 992,66.
7. Определяют температуру раство, Примеры конкретного выполнения определения предлагаемым способом для водного раствора KCl и для дистилли рованной воды приведены в таблице.
Из данных таблицы следует, что величины Я и f для водных растворов
КС1 отличаются одна от другой более, чем на порядок. Поэтому учет значения удельной электропроводности жидкости повышает точность измерений.
Формула изобретения
Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей, включаюЭлектрическая емкость рабочего объема ячейки с
Во3р оМ {С ), ПФ ц
Геометрическая постоян- 147,56 ная ячейки (К ), м-
Эквивалентная электриче- 1025 ская емкость рабочего объема ячейки с яждкостью (C ), пФ Эквивалентная активная проводимость рабочего объема, ячейки с жидкостью (С), см
Удельная электропровод- i 19 ность жидкости, (Е ), См/м
Относительная диэлектриче- 992,66 ская проницаемость жидкости
8381 6 б щий измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно измеряют удельную электропроводность у жидкости, а диэлектрическую проницаемость опрейте" ляют по формуле
10 К G о
Ср о
Я вЂ” — фиктивная недействиС, У тельная диэлектрическая проницаемость жидкости
С " электрическая емкость ячейки с жидкостью, пФ, С0 — электрическая емкость ячейки с воздухом, пФ;
К вЂ” геометрическая постояно ная ячейки, м- ; у — удельная электропроводность жидкости. С м/м;
С " активная проводимость ячейки с жидкостью, См.
