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ANHANG A
A1 Automatische Temperaturkompensation
Die Leitfähigkeit von Elektrolyten wird durch Temperatur-
schwankungen erheblich beeinflußt. Aus diesem Grund sollte
die gemessene Leitfähigkeit bei starken Temperaturschwankungen
automatisch auf den Wert korrigiert werden, der einer
Lösungstemperatur von 25 °C (internationaler Standard) entspricht.
Schwach wässrige Lösungen besitzen meist einen Temperatur-
Leitfähigkeitskoeffizienten von 2 % pro °C (d. h. die Leitfähigkeit
der Lösung nimmt um 2 % zu, wenn die Temperatur um 1 °C
ansteigt); bei höheren Konzentrationen wirkt sich der Koeffizient
weniger stark aus.
Bei niedrigen Leitfähigkeitswerten, die gegen den Wert von
ultrareinem Wasser gehen, kommt es zu einer Dissoziation der
H
O -Moleküle und zu einer Aufspaltung in die Ionen H
2
Da eine Leitfähigkeit nur bei Vorhandensein von Ionen möglich
ist, gibt es ein theoretisches Leitfähigkeitsniveau von ultrareinem
Wasser, das mathematisch berechnet werden kann. In der
Praxis ist die Übereinstimmung zwischen berechneter und
gemessener Leitfähigkeit von ultrareinem Wasser sehr gut.
Abbildung A1 zeigt die Beziehung zwischen der theoretischen
Leitfähigkeit von ultrareinem Wasser und derjenigen von
hochreinem
Wasser
(ultrareines
Verunreinigungen), dargestellt über der Temperatur. Die
Abbildung
zeigt
auch,
schwankungen
erhebliche
hervorrufen können. Bei einer Leitfähigkeit, die sich derjenigen
von ultrareinem Wasser annähert, muss dieser Temperatureffekt
eliminiert werden, um feststellen zu können, ob eine
Leitfähigkeitsschwankung
reinigungsgrads oder der Temperatur zurückzuführen sind.
Bei einer Leitfähigkeit über 1 µS/cm
von Leitfähigkeit und Temperatur folgendermaßen ausdrücken:
[1 + (t – 25)]
G
= G
t
25
Hierbei gilt: G
= Leitfähigkeit bei Temperatur t °C
t
G
= Leitfähigkeit bei Standardtemperatur (25 °C)
25
= Temperaturkoeffizient pro °C
Bei einer Leitfähigkeit zwischen 1 µS cm
liegt im Allgemeinen zwischen 0,015/°C und 0.025/°C. Bei
temperaturkompensierten Messungen muss die folgende
Berechnung für G
im Leitfähigkeitsanalysator ausgeführt
25
werden:
G
t
G
=
[1 + (t – 25)]
25
Bei der Leitfähigkeitsmessung von ultrareinem Wasser ist diese
Form der Temperaturkompensation alleine jedoch nicht
ausreichend, da bei Temperaturen ungleich 25 °C erhebliche
Fehler auftreten.
70
+
und OH
Wasser
mit
wie
bereits
kleine
Temperatur-
Änderungen
der
Leitfähigkeit
auf
Änderungen
des
–1
lässt sich die Beziehung
–1
und 1,000 µS cm
Bei hohen Leitfähigkeitswerten von hochreinem Wasser besteht
ie Beziehung von Leitfähigkeit und Temperatur aus den
folgenden beiden Komponenten: Die erste Komponente besitzt
aufgrund der vorhandenen Verunreinigungen im allgemeinen
einen Temperaturkoeffizient von etwa 0,02/°C; die zweite
Komponente, die durch die H
gewinnt an Bedeutung, wenn sich das Niveau dem Niveau von
ultrareinem Wasser nähert.
Für eine vollständig automatische Temperaturkompensation
müssen die beiden Komponenten also gemäß der folgenden
Beziehung getrennt kompensiert werden:
G
t
G
=
[1 + (t – 25)]
25
–
.
Hierbei gilt: G
geringen
Die Formel vereinfacht sich wie folgt:
G
=
[1 + (t – 25)]
25
Hierbei gilt:
Verun-
Mit Hilfe der Rechenfunktionen eines Mikroprozessors ist der
Leitfähigkeitsanalysator in der Lage, die Temperaturkompensation
von
ultrareinem
Widerstandsthermometers durchzuführen und die erforderliche
Temperaturkompensation zu berechnen, um so die korrekte
Leitfähigkeit bei Referenztemperatur zu erhalten.
–1
+
–
und OH
-Ionen verursacht wird,
– G
upw
+ 0,055
= Leitfähigkeit bei Temperatur t °C
t
G
= Leitfähigkeit von ultrareinem Wasser
upw
bei Temperatur t °C
= Temperaturkoeffizient bei
Verunreinigung
0,055 = Leitfähigkeit in µS cm
ultrareinem Wasser bei 25 °C
G
imp
+ 0,055
G
= Leitfähigkeit bei Verunreinigung und
imp
Temperatur t °C
Wasser
mittels
eines
–1
von
einzigen
Platin-
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