95737

Do pomiaru obu pojemności można użyć specjalne mostki pojemnościowe, albo też zastosować tzw. techniczną metodę pomiaru oporu elektrycznego.

Cząstki wody charakteryzują się dużą wartością momentu dipolowego po-l,8debaja, zaś wartość jej przenikalności elektrycznej e w stanie ciekłym wynosi ok. 80, a w stanie stałym tylko ok. 3. Dzieje się tak dlatego, że w stanie ciekłym cząsteczki wody ulegają polaryzacji orientacyjnej, natomiast w stanie stałym, czyli w kryształkach lodu nie mogą się one obracać tak jak w wodzie. Pod wpływam pola elektrycznego następują w lodzie jedynie niewielkie przesuniecie jonów dodatnich H* i ujemnych O²' względem położeń równowagi, czyli zachodzi jedynie polaryzacja indukowana.

Pomiar przenikalności elektrycznej wody jest trudny do zrealizowania. Nawet znikome ilości domieszek w wodzie powodują przewodzenie prądu przez jony i wydzielanie na powierzchni elektrod warstw gazu. Z tego powodu prawidłowy pomiar pojemności kondensatora wypełnionego wodą przy stosowaniu typowych mierników, wykorzystujących prądy zmienne o niskich częstościach nie jest możliwy. Przy częstościach radiowych ok. 1 MHz przewodnictwo elektrolityczne zanika i pomiar pojemności daje właściwą wartość. Przy jeszcze wyższych częstościach polaryzacja orientacyjna zanika z powodu budowy cząsteczki wody.

Aby wyznaczyć przenikalność elektryczną wody lub lodu musimy porównać ile razy zwiększy się pojemność elektryczna C*ei kondensatora wypełnionego badaną substancją w porównaniu z pojemnością Co tego samego kondensatora wypełnionego próżną lub powietrzem. W praktyce, musimy jeszcze uwzględnić pojemności „rozproszone” C, (przewodów łączących kondensator z aparaturą, pojemność własną mierników oraz pojemność elektryczną tej części kondensatora, która nie zapełnia się wodą). Po uwzględnieniu C, wzór na przenikalność elektiyczną ma postać :

c₀-c_r

gdzie Capi jest pojemnością kondensatora z dielektrykiem (woda lub lód), Co jest pojemnością kondensatora wypełnionego powietrzem, a C_r jest pojemnością rozproszoną. Wartość C_r zmierzono niezależnie zwykłym mostkiem pojemnościowym, a jej wartość wynosi ok. 28 ± 2 pF.

Kondensator C_x o badanej pojemności elektrycznej jest połączony szeregowo poprzez styrofleksowy kondensator o pojemności C_$=300 pF z generatorem napięcia sinusoidalnego, o częstości 1 MHz. Spadek napięcia U_x na kondensatorze pomiarowym C_x, a także napięcie wyjściowe generatora U_R są mierzone za pomocą odpowiedniego woltomierza wysokiej częstotliwości. Temperaturę wody lub lodu w kondensatorze mierzymy za pomocą termometru oporowego, wykonanego z cienkiego drutu platynowego. Znajomość napięcia