自来水电阻率的测定

裘思远

(浙江师范大学 浙江 金华 321004)

1 引言

在生产技术中，对液体电阻率的研究比较多，特别是纯水的技术指标中，就有电阻率的相关规定．测试液体电阻率的仪器有：ZVR-3型液体介质电阻率测试仪，RM-220型电阻率仪等.虽然仪器型号很多，但其原理一般多为电桥法或伏安法．

本文以自来水为研究对象，用电桥法测定自来水的电阻率，得出它的温度系数和不同离子对自来水电阻率的影响．

2 实验

2.1 实验的设计

(1)实验器材的准备

铜片，刻度尺，电桥，开关，导线若干，铁架台，量筒(大号)，温度计，烧杯，酒精灯，纯净水，MgCl2，NaCl，托盘天平.

(2)实验的数据处理方法

(1)

图1

2.2 自来水电阻率的测定

表1 水样在不同体积下的电阻R

L/cm3.5904.2505.4406.5907.540R/kΩ2.3322.7633.3214.0324.632

图2 利用matlab作图得出水样的“电阻-长度”曲线

由图2可得：k=0.55.

根据(1)式可以求得

ρ=(308.99±20.61)Ω·m

标准不确定度为 μ=20.61

2.3 温度系数的测定

当在不同的温度条件下测电阻率时可在烧杯中放一定量的水，然后在下部用酒精灯加温，上部的铜片开一个小孔，放入温度计，可在不同的温度条件下测量电阻率的变化情况，测得数据如表2．

表2 自来水的温度与电阻率的数据

T/℃24.027.030.033.036.040.544.0ρ/(Ω·m)205.70189.26177.20169.89157.11142.86136.10

T/℃48.050.055.857.660.062.265.5ρ/(Ω·m)127.88126.05118.56116.92114.90113.09112.18

T/℃70.274.077.080.081.082.083.0ρ/(Ω·m)107.25105.06103.97103.24103.24103.42103.60

T/℃84.087.088.289.089.5ρ/(Ω·m)103.79109.99114.91117.83121.48

从2.1～89.5 ℃的温度范围内，自来水的电阻率ρ发生变化，画出ρ-T图线，如图3所示.由图像法确定温度系数α，找出其关系，并表示成关系式.

图3 利用matlab作图样品的“电阻率-温度”曲线

由自来水的温阻特性曲线可以得到在2.1～80.0 ℃时，其温度系数是一个负值，可以利用负温度系数热敏材料(NTC)的特性[1]

(2)

式中RT为工作温度时的电阻值；R0为初始温度时的电阻值；B为材料特征常数，而电阻温度系数α为

(3)

(4)

可见，α是温度的函数．ρ值首先随T的增加而非线形地降低.但到了80 ℃以后，ρ值随T的升高而增大，这是因为水中气泡的产生导致ρ的增大．

现行的各种标准对α系数的测试标准基本相同.把求取平均值的区间端点称作b和p，这两点的取法如下.

(5)

可以求得 α=0.017 8 ℃-1

这里的α其实是用b，p两点连线的斜率来代替了某一处的斜率，是bp间各点α的平均[3].

3 结论

(1) 测量自来水的电阻率在102Ω·m的数量级，一般自来水厂给出的的电导率约为50～800μS/cm(S是西门子，电导单位)，换算成电阻率约为12.5～200Ω·m，与测量结果符合得较好．

(2)这个样本自来水的电阻率随温度的变化是非线形的，作近似处理后可以得到温度系数α 约为0.02 ℃-1，一般液体电阻率测量仪器的温度补偿，就是用具有这个温度系数的NTC材料来补偿.

参考文献

1 张喜则,何青. 突变型PTC元件电阻温度测试.电子元件与材料，1994(13)：27～30

2 余树昌. 功率型NTC热敏电阻器研究.传感技术学报，1995(2)

3 王恩信,宋艳.NTC热敏电阻的现状与发展趋势.电子元件与材料,1997(16)

4 王明华,徐端钧. 普通化学.北京：高等教育出版社，2002.119～128