Utiliser une bouteille d'eau comme résistance

Aujourd'hui, en buvant de l'eau dans une bouteille de , j'ai commencé à lire les informations sur l'eau et découvert que la conductivité ( ) à 25 ° C était de 147,9 \ mu S / cm . J'ai donc remarqué que je pourrais peut-être calculer la résistance de la bouteille d'eau, de haut en bas. Après quelques mesures, j'ai découvert que la bouteille peut être approchée comme un cylindre de 18 cm de hauteur et de 3 cm de rayon de base.σ 25 ° 147,9 μ S / c m 18 c m 3 c $500mL$$\sigma$$25°$$147.9\mu S/cm$$18cm$$3cm$

Nous pouvons donc faire ce qui suit: $R_{eq} = \frac{\rho L}{A}$ , où $\rho = \frac{1}{\sigma}$ est la résistivité, $L$ est la hauteur de la bouteille et $A$ est la base. région. En faisant cela, j'ai $R_{eq} \simeq 4.3k\Omega$ .

Ensuite, j’ai acheté une nouvelle bouteille pleine, fait un trou au fond (évitant bien sûr les fuites) et mesuré la résistance (avec un multimètre numérique) de ce trou à la "bouche", en le faisant d’abord de manière à ce que les sondes touchent l'eau. La résistance mesurée était vraiment élevée, allant de $180k\Omega$ à $1M\Omega$ fonction de la profondeur dans laquelle je positionnais les sondes.

Pourquoi la résistance mesurée est-elle si différente de celle que j'ai calculée? Est-ce que je manque quelque chose? Est-il possible d'utiliser une bouteille d'eau comme résistance?

Edit # 1: Jippie a souligné que je devrais utiliser des électrodes ayant la même forme que la bouteille. J'ai utilisé du papier d'aluminium et cela a fonctionné! Sauf que cette fois, j'ai mesuré ~ $10k\Omega$ et non le $4.3k\Omega$ I calculé. Une chose que j'ai pu constater en allumant une LED avec de l'eau en tant que résistance était que la résistance augmentait lentement avec le temps. Ce phénomène peut-il être expliqué par l'électrolyse qui se produit lorsque le courant continu circule dans l'eau (les électrodes s'aggravent lentement du fait de l'accumulation d'ions à leur surface)? Cela ne se produirait pas pour le courant alternatif, non?

La formule que vous utilisez est valable pour une zone donnée, mais la taille de vos sondes est très éloignée de la zone utilisée dans votre calcul. Si vous voulez une approximation plus précise, vous devrez utiliser des électrodes de taille similaire à celle pour laquelle vous avez calculé la colonne d’eau, une à plat en haut et une à plat en bas.

Je suis d'accord avec @jippie.

Par exemple, prenons cette section d’une bonne résistance à l’ancienne tige de carbone:

Vous remarquez que les fils ne se collent pas à la tige de carbone, mais qu’ils fixent aux plaques de métal le même diamètre que la tige de carbone.

La même chose avec une résistance plus moderne en film de carbone:

Ici, les fils se fixent à des capuchons en nickel qui se connectent au tube de carbone tout autour de son pourtour, pas seulement en un point.

Comme Jippie l’a déjà souligné, l’un des problèmes est que vos électrodes étaient beaucoup plus petites que ce que vos calculs supposaient. Ils semblent présumer que les électrodes sont l’ensemble des parties supérieure et inférieure du cylindre.

Cependant, la résistivité de "l'eau" varie considérablement. L'eau très très pure et désionisée a une très haute résistivité. La résistivité de toute eau réelle à laquelle vous avez probablement accès dépend entièrement des impuretés qu'il contient. Même de petites quantités peuvent faire une grande différence pour la résistivité.

Un autre problème lié à la fabrication d’une résistance à partir d’eau est qu’il y aura des électrolyses aux électrodes. En l'absence d'impuretés et d'électrodes inertes (comme le graphite), vous obtiendrez de l'hydrogène libéré sur une électrode et de l'oxygène sur l'autre. Avec des impuretés et des électrodes chimiquement actives, beaucoup de choses peuvent arriver. Par exemple, si vous électrolysez de l'eau salée, vous obtiendrez en partie du chlore gazeux. La plupart des métaux se corroderont à une extrémité de l'autre s'ils sont utilisés comme électrodes.

L'eau n'est tout simplement pas une bonne substance pour fabriquer des résistances.

J'ai essayé de mesurer la conductivité de l'eau à quelques reprises avec un multimètre sans trop de chance ... ni de résultats reproductibles. (en utilisant de grandes sondes plates.) En lisant ceci, http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)

Je pense que le problème peut être électrolyse à courant continu dans les extrémités eau / sonde. Maintenant, je vais devoir essayer ca un jour!

Ajout de modification: (vendredi Fun.)
J'ai donc été motivé pour mesurer la résistance de l'eau.
J'ai mis des poteaux SS de 1/2 pouce de diamètre dans un bac en plastique avec environ 1 "d'eau du robinet Buffalo au fond. (Une photo et les données sont ici.)

Les signaux d'un générateur de fonction étaient envoyés via les sondes à un TIA opamp. (R = 1 k ohm) J'ai déplacé les sondes et obtenu une résistance d'environ 1 k ohm (voir TEK000). Ensuite, j'ai collé les sondes dans un DMM (échelle de résistance). La résistance a rapidement changé dans un premier temps (à partir de 3 kohms environ), puis a augmenté lentement jusqu'à environ 50 000 ohms.

J'ai ensuite joué quelques-uns, regardé la réponse de pas, changé l'amplitude d'entraînement de tension.
(encore une fois les données sont dans le lien de la boîte de dépôt)

J'ai ensuite saupoudré une pincée de sel. La résistance a chuté rapidement à ~ 100 ohms (près de 150). Essayer de mesurer avec un multimètre numérique la résistance était de 40 kOhms!

La constante de temps était beaucoup plus rapide avec du sel dans l'eau.

Pour mesurer la résistance de l'eau, vous devez le faire avec une fréquence supérieure à la constante de temps de l'eau. (La constante de temps de l'eau change avec la concentration en électrolyte.)

J'ai réalisé mon projet de physique au lycée sur la conductivité en courant continu de l'eau pure (il y a 32 ans). par Olin Lathrop) provoquant une ionisation, le contraire de ce que vous avez trouvé.

L’hydrogène et l’oxygène des électrodes réduiront leur surface conductrice, ce qui augmentera la résistivité, mais l’hydrogène et l’oxygène acheminés vers chacune des électrodes conduiront électrodes. Peut-être que mes électrodes étaient suffisamment grosses pour compenser le premier effet (réduction de la surface), ne laissant que le dernier.

Vous devez mesurer la résistance de l'eau à l'aide d'un courant alternatif. Vous mesurez la tension alternative entre les électrodes et le courant alternatif traversant l'eau, puis vous vous répartissez pour obtenir la résistance effective. La taille des électrodes affectera également la résistance effective. Mesurer avec un ohmmètre CC en utilisant des électrodes à contact ponctuel (pointes en plomb) vous donnera toujours une résistance supérieure à celle calculée. Toutes sortes de choses étranges se produisent à l'interface électrode-eau. Il existe de nombreux articles écrits sur le sujet.

Ce qui manque dans les calculs, c'est le coefficient de température permettant de corriger les variations de température s'il est différent de 25 ° C. Pour la plupart des applications, la valeur est de 2% par degré Celcius.