Conductividad elèctrica

De WikiLingua.net

La conductividad elèctrica és la capacitat d'un cos de permetre el pas del corrent elèctric a través de si. També és definida com la propietat natural característica de cada cos que representa la facilitat amb la qual els electrons (i buits en el cas dels semiconductores) poden passar per ell. Varia amb la temperatura. És una de les característiques més importants dels materials.

La conductividad és la inversa de la resistividad, per tant $\sigma = {1 \over \rho}$ , i la seva unitat és el S/m (siemens per metre).

No confondre amb la conductancia (G), que és la facilitat d'un objecte o circuit per a conduir corrent elèctric entre dos punts. Es defineix com la inversa de la resistència: $G = {1 \over R}$ .

[editar] Representació matemàtica

Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) és la proporcionalidad entre el camp elèctric $\vec E$ i la densitat de corrent de conducció $\vec J$ :

$\vec J = \sigma \vec E$

[editar] Conductividad en mitjans líquids

La conductividad en mitjans líquids (Dissolució) està relacionada amb la presència de sals en solució, que la seva disociación genera iones positius i negatius capaços de transportar l'energia elèctrica si se sotmet el líquid a un camp elèctric. Aquests conductors iónicos es denominen electrolitos o conductors electrolíticos.

Les determinacions de la conductividad reben el nom de determinacions conductométricas i tenen moltes aplicacions com, per exemple:

En l'electrólisis, ja que el consum d'energia elèctrica en aquest procés depèn en gran mesura d'ella.
En els estudis de laboratori per a determinar el contingut de sal de diverses solucions durant l'evaporación de l'aigua (per exemple en l'aigua de calderas o en la producció de llet condensada.
En l'estudi de les basicidades dels àcids, ja que poden ser determinades per mesuraments de la conductividad.
Per a determinar les solubilidades d'electrólitos escasamente solubles i per a trobar concentracions d'electrólitos en solucions per titulació.

La base de les determinacions de la solubilidad és que les solucions saturades d'electrólitos escasamente solubles poden ser considerades com infinitament diluïdes. Mesurant la conductividad específica de semblant solució i calculant la conductividad equivalent segons ella, es troba la concentració de l'electrólito, és a dir, el seu solubilidad.

Un mètode pràctic summament important és el de la titulació conductométrica, o sigui la determinació de la concentració d'un electrólito en solució pel mesurament del seu conductividad durant la titulació. Aquest mètode resulta especialment valuós per a les solucions tèrboles o fortament coloreadas que amb freqüència no poden ser titulades amb l'ocupació d'indicadors.

La conductividad elèctrica s'utilitza per a determinar la salinidad (contingut de sals) de sòls i substratos de cultiu, ja que es dissolen aquests en aigua i es mesura la conductividad del mig líquid resultant. Sol estar referenciada a 25 °C i el valor obtingut ha de corregir-se en funció de la temperatura. Coexisten moltes unitats d'expressió de la conductividad per a aquesta fi, encara que les més utilitzades són dS/m (deciSiemens per metre), mmhos/cm (milimhos per centímetre) i segons els organismes de normalització europeus mS/m (miliSiemens per metre). El contingut de sals d'un sòl o substrato també es pot expressar per la resistividad (se solia expressar així a França abans de l'aplicació de les normes INEN).

[editar] Conductividad en mitjans sòlids

Segons la teoria de bandes d'energia en sòlids cristalinos (vegi's semiconductor), són materials conductors aquells en els quals les bandes de valència i conducció se superponen, formant-se un núvol d'electrons lliures causant del corrent al sotmetre al material a un camp elèctric. Aquests mitjos conductors es denominen conductors elèctrics.

La Comissió Electrotécnica Internacional va definir com patró de la conductividad elèctrica:

Un fil de coure d'1 metre de longitud i un gram de massa, que dóna una resistència de 0,15388 Ω a 20 °C al que va assignar una conductividad elèctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estàndard Internacional de Coure no Aleado). A tot aliatge de coure amb una conductividad major que 100% IACS se li denomina d'alta conductividad (H.C. per les seves sigles angleses).

[editar] Algunes conductividades elèctriques

	Conductividad Elèctrica (S·m^-1)	Temperatura(°C)	Apuntis
Plata	63.01 × 10⁶	20	La conductividad electrica més alta de qualsevol metall
Coure	59.6 × 10⁶	20
Temperat Coure	58.0 × 10⁶	20	Es refereix a 100 %IACS (Standard Internacional de Temperat de Coure, de les seves sigles en anglès: International Annealed Copper Standard).
Or	45.5 × 10⁶	20-25
Alumini	37.8 × 10⁶	20
Aigua de mar	5	23	Veure http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9.html per a més detalls sobre les distintes classes de l'aigua marina. 5(S·m^-1) per a una salinidad promedio de 35 g/kg al voltant de 23(°C) Els drets d'autor del material enllaçat es poden consultar en http://www.kayelaby.npl.co.uk/copyright/
Aigua potable	0.0005 a 0.05		Aquest rang de valors és típic de l'aigua potable d'alta qualitat mes no és un indicador de la qualitat de l'aigua.
Aigua desionizada	5.5 × 10^-6		1.2 × 10^-4 en aigua sense gas; veure J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238