Как вы помните, в металлах существует только один тип свободной нагрузки. Свободные электроны. В электролитах ситуация иная. Здесь существует два типа свободной нагрузки.
Теоретическая часть. Все вещества по способности проводить электрический ток можно подразделить на две группы: проводники и диэлектрики
Трубы — это вещества со свободными электрическими нагрузками, которые могут перемещаться под воздействием внешних электрических полей. Это свойства трубопровода.
- металлы и их расплавы;
- природный углерод (каменный уголь, графит);
- электролиты — растворы солей, кислот и щелочей;
- ионизированный газ (плазма).
Свойства материала: свободная нагрузка — электроны в твердых проводниках и ионы и жучки в растворе переносят электричество по всему объему трубопровода. Когда к проводнику прикладывается напряжение, возникает технологический ток. Специальное сопротивление и электропроводность являются фундаментальными свойствами материала.
Диалоговые материалы обладают свойствами, противоположными свойствам электрических проводников. Диэлектрики (изоляторы) состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не обладают способностью перемещать заряженные частицы под воздействием электрического поля. Электрические диэлектрики накапливают на своих поверхностях скромные нагрузки. Они образуют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, и возникает диэлектрическая поляризация.
В результате поляризации электрическое поле имеет тенденцию к уменьшению из-за нагрузок на поверхность диэлектрика. Это свойство изоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.
Нормы соответствия дистиллята
Вода, полученная путем дистилляции, должна отвечать определенным свойствам воды, установленным нормативными документами Российской Федерации. Только при этих условиях его можно использовать для человеческих и технических нужд.
Рекомендации по выбору нагревательных элементов для различных сред.
В некоторых отраслях промышленности предъявляются повышенные требования к составу и качеству готового продукта.
Например, в области медицины, продуктов питания и косметики. При использовании в этих приложениях очищенная вода может подвергаться дополнительным процессам дезинфекции с применением ультрафиолетового излучения.
ГОСТ 6709-72
Требования к качеству дистиллятов отражены в транснациональных стандартах ГОСТ 6709-72. Согласно документу, свойства готового продукта должны соответствовать следующим критериям натуральных и химических показателей
| Наименование показателя (не более указанного значения) | Норма (мг/дм) |
| 1. Остаток после выпаривания | 5 |
| 2. Аммиак и аммонийные соли (NH) | 0,02 |
| 3. Нитраты (NО) | 0,2 |
| 4. Сульфаты (SО) | 0,5 |
| 5. Хлориды (Сl) | 0,02 |
| 6. Алюминий (Аl) | 0,05 |
| 7. Железо (Fе) | 0,05 |
| 8. Кальций (Са) | 0,8 |
| 9. Медь (Сu) | 0,02 |
| 10. Свинец (Рb) | 0,05 |
| 11. Цинк (Zn) | 0,2 |
| 12. Вещества восстанавливающие KМnO (O) | 0,08 |
Согласно нормативному законодательству, для достижения требуемых стандартов необходимо соблюдать правила приемки, отраженные в ГОСТ-3885. Готовая продукция должна храниться в герметичной и закрытой таре, обеспечивающей определенное качество продукта.
Полная информация о составе дистиллированной воды по ГОСТу здесь.
ТУ 2389-041-72427804-2011
ТУ 2389-041-72427804-2011 определяет свойства дистиллированной воды для кислотных аккумуляторов, разбавления антифриза, бытовых приборов и других целей, предусмотренных документом.
Согласно ТУ, очищенный состав должен обладать следующими качествами
- Прозрачный.
- Бесцветный.
- Без запаха.
- Молекулярная масса H2O – 18,01.
- Ph- 5,4-6,6.
- Удельная электропроводимость при t=20˚С, См/м – не более 5*10-4.
- Физико-химические свойства соответствуют ГОСТ 6709-72.
Документ определяет требования к таре для розлива в бутылки для дистилляции.
- Из фторопласта или полиэтилена.
- Обеспечивать сохранность качества готового продукта.
- Прочной.
- Сухой.
- Чистой.
- Не иметь посторонних запахов.
- Не пропускать пропускание влаги.
Характеристики и физические свойства материалов
Параметры проводника определяют диапазон. Основные физические характеристики следующие.
- удельное электрическое сопротивление — характеризует способность вещества препятствовать прохождению электрического тока;
- температурный коэффициент сопротивления — величина, характеризующая изменение показателя в зависимости от температуры;
- теплопроводность — количество тепла, проходящее в единицу времени через слой материала;
- контактная разность потенциалов — происходит при соприкосновении двух разнородных металлов, применяется в термопарах для измерения температуры;
- временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении — зависит от вида металла.
При охлаждении до критической температуры определенные сопротивления в трубопроводе стремятся к нулю. Это явление известно как сверхпроводимость.
Свойства, характеризующие проводники:.
- электрические — сопротивление и электропроводимость;
- химические — взаимодействие с окружающей средой, антикоррозийность, способность соединения при помощи сварки или пайки;
- физические — плотность, температура плавления.
Сопротивление воздействию электричества является характеристикой диэлектриков. Физические свойства электрической изоляции:.
- диэлектрическая проницаемость — способность изоляторов поляризоваться в электрическом поле;
- удельное объёмное сопротивление;
- электрическая прочность;
- тангенс угла диэлектрических потерь.
Изоляция характеризуется следующими параметрами.
- электрические — величина пробивного напряжения, электрическая прочность;
- физические — термостойкость;
- химические — растворимость в агрессивных средствах, влагостойкость.
Почему же я изначально сказал, что меня больше интересует первый тип поляризации при рассмотрении положительных нагрузок? Это просто. Положительные нагрузки играют роль только в том случае, если внешнее поле воздействует на материю таким образом. Поэтому можно считать, что вы уже знаете о них все, что нужно знать.
Что такое проводники и диэлектрики
Трубы — это вещества со свободными электрическими нагрузками, которые могут перемещаться под воздействием внешних электрических полей. Это свойства трубопровода.
- металлы и их расплавы;
- природный углерод ( каменный уголь, графит );
- электролиты — растворы солей, кислот и щелочей;
- ионизированный газ ( плазма ).
Свойства материала: свободная нагрузка — электроны в твердых проводниках и ионы и жучки в растворе переносят электричество по всему объему трубопровода. Когда к проводнику прикладывается напряжение, возникает технологический ток. Специальное сопротивление и электропроводность являются фундаментальными свойствами материала.
Диалоговые материалы обладают свойствами, противоположными свойствам электрических проводников. Диэлектрики (изоляторы) состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не обладают способностью переносить заряженные частицы под воздействием электрического поля. Электрические диэлектрики накапливают на своих поверхностях скромные нагрузки. Они формируют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, и возникает диэлектрическая поляризация.
В результате поляризации электрическое поле имеет тенденцию к уменьшению из-за нагрузок на поверхность диэлектрика. Это свойство электроизоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью изолятора.
Характеристики и физические свойства материалов
Параметры проводника определяют диапазон. Основные физические характеристики следующие.
- удельное электрическое сопротивление — характеризует способность вещества препятствовать прохождению электрического тока;
- температурный коэффициент сопротивления — величина, характеризующая изменение показателя в зависимости от температуры;
- теплопроводность — количество тепла, проходящее в единицу времени через слой материала;
- контактная разность потенциалов — происходит при соприкосновении двух разнородных металлов, применяется в термопарах для измерения температуры;
- временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении — зависит от вида металла.
При охлаждении до критической температуры определенные сопротивления в трубопроводе стремятся к нулю. Это явление известно как сверхпроводимость.
Свойства, характеризующие проводники:.
- электрические — сопротивление и электропроводимость;
- химические — взаимодействие с окружающей средой, антикоррозийность, способность соединения при помощи сварки или пайки;
- физические — плотность, температура плавления.
Сопротивление воздействию электричества является характеристикой диэлектриков. Физические свойства электрической изоляции:.
- диэлектрическая проницаемость — способность изоляторов поляризоваться в электрическом поле;
- удельное объёмное сопротивление;
- электрическая прочность;
- тангенс угла диэлектрических потерь.
Изоляция характеризуется следующими параметрами.
- электрические — величина пробивного напряжения, электрическая прочность;
- физические — термостойкость;
- химические — растворимость в агрессивных средствах, влагостойкость.
Виды и классификация диэлектрических материалов
Изоляторы делятся на группы по различным критериям.
Сортировка в соответствии с общим состоянием материала:.
- твёрдые — стекло, керамика, асбест;
- жидкие — растительные и синтетические масла, парафин, сжиженный газ, синтетические диэлектрики (кремний- и фторорганические соединения хладон, фреон);
- газообразные — воздух, азот, водород.
Диэлектрики могут быть естественного или искусственного происхождения, органической или синтетической природы.
К органическим натуральным изоляционным материалам относятся растительные масла, целлюлоза и каучук. Они характеризуются низкой устойчивостью к воздействию тепла, влаги и быстрому старению. Синтетические органические материалы — различные виды пластмасс.
К неорганическим диэлектрикам природного происхождения относятся мармелад, асбест, мусковит и жидкое пламя. Эти материалы устойчивы к химическому воздействию и выдерживают высокие температуры. Искусственные неорганические диэлектрические материалы — стекло, фарфор и керамика.
К органическим натуральным изоляционным материалам относятся растительные масла, целлюлоза и каучук. Они характеризуются низкой устойчивостью к воздействию тепла, влаги и быстрому старению. Синтетические органические материалы — различные виды пластмасс.
Полупроводники
Они представляют собой особую группу веществ, которые образуются при определенных условиях. В кристаллических полупроводниковых решетках присутствие свободных грузовых носителей очень ограничено. Однако при подходящих условиях, таких как воздействие света, низких или высоких температур или некоторых других факторов, количество свободных носителей увеличивается.
Вещества, проводящие электричество и относящиеся к группе полупроводников, обладают особыми характеристиками. Под воздействием внешних факторов связанные электроны покидают свое место и образуют так называемые «дырки». Отверстия заряжены положительно. Когда создается электрическое поле, электроны и дырки движутся навстречу друг другу, образуя электрический ток. Это свойство называется электронно-дырочной проводимостью. Наиболее распространенными полупроводниками являются кремний, германий, селен, галлий и теллур.
Диэлектрики
Диэлектрики не имеют свободных носителей заряда. Поток электричества в таких материалах невозможен при нормальных внешних условиях. Наиболее популярными непроводящими материалами являются слюда, керамика, резина и
Воздух и некоторые газы также могут быть включены, но в этих случаях важна степень загрязнения. При наличии достаточного количества свободных ионов они теряют свои диэлектрические свойства. Поэтому нельзя слепо полагать, что вещество является полностью диэлектриком и не проводит электричество. При определенных условиях большинство веществ, называемых диэлектриками, могут приобретать свойства полупроводников.
Например, оксид железа, который в обычных условиях препятствует прохождению электричества, становится проводящим при повышении давления и температуры, но его внутренняя структура остается нетронутой.
Подводя итог, следует отметить, что качественное различие между веществами, которые позволяют или препятствуют потоку электричества, заключается в их проводящем состоянии. В случае металлов они являются стабильными, тогда как в случае диэлектриков и полупроводников — это возбужденные фазы. Проводимость количественно определяется как удельное электрическое сопротивление.
Скорость превращения очищенной воды в лед зависит от условий ее хранения. Дистиллятные смеси внутри и снаружи автомобильных аккумуляторов замерзают при разных температурах. В двух описанных случаях наблюдаются разные точки замерзания.
Кристаллическая решетка поможет разобраться
Кристаллические решетки помогают понять электрические диэлектрики. Обновите терминологию в своем сознании, чтобы она не казалась двусмысленной. Кристаллическая решетка — это группа таких точек, которые образуются в материале (точнее, кристалле) под действием смещения (которое, по совпадению, может быть вызвано воздействием электрического поля, см. ниже). Помните. Теперь давайте. К делу.
Как мы помним, в человеке, изолированном сегодня, энергия электронов не может приобрести никакого значения. В этом состоянии энергия принимает четко выраженные значения W1, W2, W3 и т.д. Вот, посмотрите на график:.
Конечно, каждый из этих уровней немного смещается после того, как индивид попадает в твердую кристаллическую решетку. Таким образом, зоны, где сосредоточена вся энергия, будут общими для всей сети.
Таким образом, в кристаллической решетке энергия электрона находится в четко определенной полосе, и все значения вне этой полосы запрещены. Мы это выяснили. Давайте двигаться дальше. Согласно принципу Паули, каждая полоса может вмещать ограниченное количество электронов. Сначала электроны заполняют нижние уровни, а когда эти ряды заполняются, они заполняют верхние ряды.
А теперь основные идеи, которые нам нужно понять, чтобы понять, почему некоторые вещества вызывают электричество. Электроны постепенно заполняют столбец снизу, поэтому в столбце выше столбец заполнен только полностью или частично.
Теперь, частично находясь в полном порядке, электроны могут свободно двигаться в порядке и, следовательно, могут бежать. Бинго! Однако если электроны заполняют верхние уровни, материал называется диэлектриком, так как электрическое поле не вызывает смещения.
Очень похожая ситуация возникает с аморфными твердыми веществами (например, янтарем или полиэтиленом). По определению, эти материалы имеют очень случайное расположение индивидуумов, и зон, общих для всего кристалла, просто не может существовать. Это означает, что они являются электродиэлектриками.
Помимо электронов, существуют ионы, которые также могут влиять на конечное состояние. Их тепловое движение заключается в том, что они колеблются где-то вокруг своего положения равновесия. Однако интересно то, что некоторые из этих ионов все же могут высвободиться и преодолеть то, что им мешает.
Эти ионы можно назвать свободными ионами. Они перемещаются в места, где их потенциальная энергия очень низка. Если мы говорим об электрических диэлектриках (а мы все еще говорим о них), то такие места в плотных кристаллических решетках являются их узлами.
Поэтому, согласно теории Уолтера Шоттки, это может произойти только в том случае, если определенное количество узлов решетки уже занято ионами. В физике такие узлы часто называют «дырами». Тогда движение тепла ограничивается случайными ионными скачками от одного узла к другому.
Диэлектрик раз и навсегда?
Называя диэлектрик или его сущность, следует понимать, что это название весьма условно. Это связано с тем, что при некоторых воздействиях он уже может потерять свои диэлектрические свойства. Почему это произошло?
Дело в том, что поле, по сути, недолговечно, поскольку электричество воздействует на вещество только в течение очень короткого времени. Поэтому даже вещества с очень низким удельным сопротивлением при определенных условиях могут считаться диэлектриками.
Хорошим примером является дистиллированная вода. Однако, если напряжение приложено по существу в течение очень долгого времени, его уже можно назвать проводником. Это и есть волшебство.
Аморфные диэлектрики. Какие они?
Что делают аморфные диэлектрики по отдельности? Главное, что отличает их от других, — это довольно расслабленная структура. Это означает множество щелей внутри них и большие пространства, где ионы могут поддерживаться в равновесии. В этом случае энергия ионов всегда различна при переходе от одного равновесия к другому. Некоторые переходы можно условно объяснить как полуразрушенные этими силами, поскольку ионы никогда полностью не освобождаются от ограничений.
Такие переходы потребляют очень мало энергии, и ионы могут перемещаться только на очень короткие расстояния во время таких переходов. В результате теплового движения такие переходы в аморфных телах происходят гораздо чаще, поскольку требуют гораздо меньше энергии, чем другие.
Однако небольшое количество ионов, содержащих большое количество энергии, может преодолеть связывающие их силы и переместить их на относительно большие расстояния.
В соотношении кристаллической решетки эти ионы называются свободными ионами. Как мы уже выяснили, в целом движение ионов в аморфном теле происходит так же, как и в твердом, но с небольшими оговорками.
