Электролиз и поляризация.

Прохожде­ние электрического тока через электролиты сопровождается элек­тролизом — химическими превращениями и выделением ве­ществ из раствора.

Для электрохимического превращения 1 г-экв любого вещества необходимо одно и то же количество электричества, равное произ­ведению числа Авогадро на заряд электрона и называемое постоян­ной Фарадея F =Ne = 96 522 Кл/г-экв.

Таким образом, прохождение через электролит любого сколь угодно малого количества электричества всегда сопровождается выделением на одном электроде и растворением на другом соответ­ствующего, совершенно определенного количества вещества. В ре­зультате этого концентрация ионов вблизи электродов оказывается не такой, как в остальном растворе. Вследствие диффузии неравные концентрации стремятся к выравниванию. Однако скорость диф­фузии ограничена, и поэтому разность концентраций тем больше, чем больше плотность тока на электроде.

Явление поляризации заключается в изменении электродных потенциалов вследствие изменения приэлектродной концентрации при протекании через электролитическую ячейку электрического тока от внешнего источника.

Электролитические резистивные преобразователи

Принцип действия электролитических резистивных преобразо­вателей основан на зависимости сопротивления электролитической ячейки от состава и концентрации электролита, а также от геомет­рических размеров ячейки.'

Сопротивление столба жидкости электролитического преобразо­вателя

где — удельная проводимость электролита; К-постоян­ная преобразователя, зависящая от соотношения его геометрических размеров, определяемая обычно экспериментально.

Электролитические резистивные преобразователи для измерения механических величин. При постоянной концентрации электролита изменение сопротивления преобразователя может быть вызвано из­менением расстояния между электродами или изменением сечения электролита. На этом основано действие электролитических преоб­разователей для измерения перемещений и деформаций. Для умень­шения температурной погрешности электролитические преобразо­ватели перемещения обычно выполняются дифференциальными.

На рис.4-4 показаны электролитические преобразователи перемещения и схема их включения в мостовую измерительную цепь.

Рис.4-4

Два плеча моста (рис.4-4 а) образованы сопротивлениями дифференциального электролитического преобразователя, имею­щего один подвижный электрод (средний) и два неподвижных. На (рис.4-4 б), показан электролитический преобразователь линей­ных перемещений, а на (рис.4-4 в)—преобразователь угловых перемещений.

Основным достоинством электролитических преобразователей перемещения является то, что для перемещения электрода требу­ется незначительное усилие. Это усилие пропорционально скорости перемещения и становится заметным лишь при высокочастотных колебаниях подвижного электрода.

Электролитические преобразователи для измерения концентрации электро­литов разделяются на контактные, электроды которых непосред­ственно помещаются в контролируемый раствор, и бесконтакт­ные.

На рис.4-5 показан контактный преобразователь для измерения концентрации по электропроводности жидкости в лабо­раторных условиях.

Корпус преобразователя изготовлен из хими­чески стойкого стекла с вплавленными платиновыми пластинчатыми электродами 1. Сменные измерительные сосуды 2, которые пришли­фованной коническом поверхностью надеваются на основание преобразователя 3, обеспечивают возможность измерений в проточ­ной жидкости, при погружении в исследуемый раствор и путем от­бора проб. Минимальное необходимое для измерений количество жидкости 6—7 мл. Постоянные К преобразователей находятся в пределах 30—70 1/м и определяются с погрешно­стью ±1%.

Измерение проводимости электроли­тов при помощи контактных преобразо­вателей производится чаще всего при питании от цепи переменного тока ча­стотой 50 или 1000 Гц.

Для уменьшения погрешностей от поляризации и загрязнения электродов применяются четырехэлектродные преобразователи с двумя токовыми и двумя потенциальными электродами.

Градуировку приборов для измере­ния концентрации растворов можно осу­ществлять при помощи образцовых растворов с известной кон­центрацией или при помощи магазинов сопротивлений. Поскольку при питании переменным током электролитический преобразова­тель представляет собой комплексное сопротивление, то при ис­пользовании прибора, градуированного с помощью магазинов сопро­тивления, появится погрешность измерения.

Бесконтактные электролитические преобразователи не имеют контакта металлических электродов с электролитом, что исключает поляризацию и другие нежелательные взаимодействия электрода и раствора. Они разделяются на низкочастотные и высокочастотные.

На рис. 4-6 показана схема устройства низкочастотного транс­форматорного преобразователя с короткозамкнутым жидкостным витком

Рис.4-6

а на рис.4-7 — схема преобразователя с жидкостным витком, который связывает питающий и дифференциальный транс­форматоры.

Рис.4-7

Высокочастотные бесконтактные преобразователи разделяются на емкостные (рис. 4-8, а, б), которые применяются для измерения концентраций растворов с малой электропроводностью и индуктивные (рис. 4-8, в) — для растворов с большей элек­тропроводностью.

Рис.4-8