P1100151
Ł
rt.AT
Q *=
(12.14)
(12.15)
Współczynnik jakości Q i współczynnik strat dielektryka Ig 5 charakteryzują dielektryk i nie zależą od rodnju i rozmiarów kondensatora pomiarowego. War-ittśd Q zwiększa sl$ » wzrostem częstotliwości prądu, tzn. przy wysokich częstolli-wcdc/ach straty spowodowane przewodnictwem jonowym ustępują nn dalszy plao. W związku z tym przy pomiarach stałych dielektrycznych stosuje się wysokie częstotliwości. W takich warunkach trzeba brać pod uwagę indukcyjność L i pojemność Ct połączeń obwodu pomiarowego. W ogólnym przypadku naczyńku do pomiarów stnlycb dielektrycznych odpowiada obwód zastępczy, przedstawiony na
rys- 12.1.
*r
Ryj*. *2.1. Obwód zastępczy naczyńka pojemnościowego L - indukcyjnej przewodów, C,—pojemność złączy, K — pojemność roztworu, /?» — opór
roztworu
fodukcyjność L obniża się przez stosowanie krótkich przewodów łączących naczyńko z obwodem pomiarowym. Pojemności obwodu C, nie udaje s ę wyeiimir nować i trzeba ją uwzględniać przy pomiarach.
JcMLatO
TmJ£+‘«(C.+K)
Dla dostatecznie dużych wartości
y * to(C;+K) - /0>C
gdae efektywna pojemność
C - C.+K - C.+«C„
Jeili znana jest pojemność pustego naczyńka C0 i pojemność obwodu pomiaro-w»go C„ szukaną wartoić stałej dielektrycznej oblicza się ż równania
C,
(12.16)
113. ZASTOSOWANIE DIELEKTROMETRli Stała dielektryczna, podobnie jak przewcdność elektryczna, jest wielkością addytywną. Metodę bezpośredniej diekktrometrii można zatem stosować tylko do układów najprostszych. Selektywność pomiarów zwiększa się, stosując metodę różnicową. Dielcktrometria ma szczególne znaczenie jako metoda oznaczania wody, ze względu na jej wysoką wartość pr/cnikalności dielektrycznej w porównaniu l innymi substancjami. Przebieg zależności stałej dielektrycznej od zawartości wody w roztworze dla kilku liniowych układów przedstawiono ua rys, 12.2.
Rys. 12.2. Zależność stałej dielektrycznej od składu roztworu dla niektórych układów binarnych I - metanol-woda, 2 - dioksan-woda, i - oktanol-woda
W przypadku układu mctanol-woda (krzywa I) otrzymuje się zależność liniową. W związku z tym, że w metanolu, podobnie jak w wodzie, cząsteczki są zasocjowane za pośrednictwem mostków wodorowych, można przyjąć, że przy dodawaniu do metanolu wody jej cząsteczki wbudowują się do struktury utworzonej przez cząsteczki metanolu. W przypadku układu dioksan-woda (krzywa 2) zależność stałej dielektrycznej od składu roztworu jest liniowa tylko dla małych stężeń dioksanu. W przypadku układu oktanol-woda (krzywa i) krzywa zależności ma minimum, co jest typowe dla wyższych alkoholi. Powstawanie minimów tłumaczy się zakłóceniem struktury micel przez polarne cząsteczki wody.
Na podstawie pomiaru stałej dielektrycznej można bardzo szybko i bezbłędnie kontrolować czystość wielu substancji, chemikaliów itp. Diclcktroirctria charakteryzuje się przy tym często większą czułością niż metody oparte na pomiarze gęstości lub współczynnika załamania światła. Za pomocą higrometrów pojemnościowych można określać wilgotność ciekłych dielektryków (oleje roślinne i mineralne), wilgotność materiałów sypkich (piasek, zboże, pył węglowy, cement, glina, chemikalia), wilgotność papieru, skóry, produktów spożywczych iuL
Pizy analizie układu wieloskładnikowego oprócz stałej dielektrycznej trzeba wyznaczać również inne wiełkośd fizyczne (gęstość, współczynnik załamania światła itp.). Ogólnie, dla n-składnikowego układu trzeba uzyskać (w-1) danych pomiarowych. Przykładem może tu być analiza układu trójskkdnikowego: metouól-iźo propanol-woda. W tym przypadku wyznacza się stalą dielektryczną i gęstość; uzyskane dane nanosi się na trójkąt Gibbsa lub na układ wykresów.
173
Wyszukiwarka