Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей Советский патент 1990 года по МПК G01N27/22 

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 жидкости, включающему измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, дополнительно определяют активную проводимость ячейки с жидкостью (G) и удельную электропроводность жидкости у..

а диэлектричетА. У1

00

оо

00

скую проницаемость жидкости определяют по формуле

Ј ЈФ

Ко G

и.

ае-л

где Ј СЭ/С8 - фиктивная, недействительная диэлектрическая проницаемость жидкости, С э - электрическая емкость

ячейки пФ,

с жидкостью,

С - электрическая емкость ячейки с воздухом (вакуумом), пФ,

KO - геометрическая постоянная ячейки, м-,- аг - удельная электропроводность жидкости, См/м;

G - активная проводимость ячейки с жидкостью, См.

Известно, что приэлектродные явления 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

К,

С

t

где С - электрическая емкость ячейки с воздухом, пФ ; 8,854 - диэлектрическая проницаемость вакуума, пФ/м. Возможное влияние на определение Ј, приэлектродных процессов в ячейке с жидкостью отражается в величине фиктивной, недействительной, диэлектрической проницаемости Ј, Сэ , с -4С

ЈА

}

где С

йС истинная электрическая емкость раствора в ячейке; приращение электрической емкости, обусловленное, например, указанными явлениями .

Величина 8. может отличаться от истинной Ј, как в большую, так и в меньшую счорону, в силу различных типов взаимодействия ячейка - жидкость. Решение задачи определения истинной Ј вытекает из подобия закономерностей изменения активной и реактивной (электрической емкости) составляющих полной проводимости электрической системы между электродами в зависимости от обратных значений геометрических факторов ячейки с жидкостью и ез нее.

Это означярт что можно составить две пары эквивалентных выражений для электрических емкостей рабочего объема идеальной (С) и реальной (Сэ) ячеек соответственно:

ГС 8,854 Ј1/Кй, пФ О) Сэ - 8,854 Ј1/Кв , пФ - (2)

С « 8,854 Ј 1/К, пФ } (3) С 8,854 €l/Klt пФ (4)

а также два выражения геометрических Факторов для идеальной (Кв) и реальной (К) ячеек соответственно ,

К

к

эе

± G

м

м

(5) (6)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где

у.- истинное значение активной электропроводности в рабочем объеме идеальной ячейки с жидкостью, См;

К - геометрический фактор, отражающий тип взаимодействия ячейка-жидкость, , так, что выполняется соотношение

JL е К.(7)

Ј к,

где К - приведенный геометрический фактор, , отражающий тип взаимодействия ячейка - жидкость так, что выполняется соотношение

Ј fa

Т Т W

Јф ко

На основании выражений (-и) имеем

GK0

Ј Ј Здесь величина С

t /

(9)

,э также отражает тип взаимодействия ячейка - жидкость. В реальных условиях, как правило, величина эе неизвестна, а известна G.

Пример. С помощью трехэлек- тродной ячейки два потенциальных элек трода, 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 0.01N и О,IN.

1.Определяют электрическую емкость рабочего объема ячейки с воздухом с помощью прибора Е8-2.

С0 0,06 пФ,

2.Определяют геометрическую постоянную ячейки К 0 147,56 .

3.Определяют эквивалентную электрическую емкость рабочего объема ячейки с раствором с помощью прибора Е8-2.

Сэ - 1025 пФ

4.Определяют эквивалентную активную проводимость рабочего объема ячейки с раствором с помощью прибора Е8-2

51

G 470,4 -I См/м.

5.Определяют удельную электропроводность раствора с помошью прлоо- ра Импульс

1,19 См/м.

6.Определяют относительную диэлектрическую проницаемость раствора

Ј 992,66.

7.Определяют температуру раствора

г. - (20±1)°С

/ Примеры конкретного выполнения определения предлагаемым способом для 1 водного раствора КС1 и для дистилли- рованной воды приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что величины Јф и Ј для водных растворов ,КС1 отличаются одна от другой более, чем на порядок. Поэтому учет значения удельной электропроводности 3t0 жидкости повышает точность измерений.

Формула изобретения

Способ определения диэлектрической проницаемости жидкостей, включаю5838166

щий измерение емкости и активной проводимости ячейки с жидкостью, отличающийся тем, что, с це- , лью повышения точности определения, дополнительно измеряют удельную электропроводность Ј жидкости, а диэлектрическую проницаемость определяют по формуле

10

8Ф

K0G

ж„

где

--- фиктивная, недействи- 0 тельная диэлектрическая проницаемость жидкости;

С3 - электрическая емкость

ячейки с жидкостью, пФ;

С0 - электрическая емкость ячейки с воздухом, пФ$

KO - геометрическая постоянная ячейки, ;

Ха удельная электропроводность жидкости, С м/м;

G - активная проводимость ячейки с жидкостью, См.

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.

Электрическая емкость0,06

рабочего объема ячейки с воздухом (С ), пФ Геометрическая постоян-147,56

ная ячейки (К0) , м- Эквивалентная электриче- 1025 екая емкость рабочего объема ячейки с жидкостью (Сэ) , пФ

Эквивалентная активная470,4проводимость рабочего объема, ячейки с жидкостью (G), см

Удельная электропровод-1 19

ность жидкости, (ж0), См/м

Относительная диэлектриче- 992,66 екая проницаемость жидкости

Температура жидкости

(t), °C(25±1)°С

0,06

147,56 4,824

80,4

(20±1)°С