Jak woda może być medium przewodzącym prąd, skoro jej jonizacja jest tak znikoma, że w zasadzie żaden prąd nie powinien płynąć?
Jak woda może być medium przewodzącym prąd, skoro jej jonizacja jest tak znikoma, że w zasadzie żaden prąd nie powinien płynąć?
„Czysta” woda jest bardzo słabym przewodnikiem (rezystywność jest w rzeczywistości używana jako miara czystości).
„Prawdziwa” woda nie jest czysta - zawiera elektrolity i jest dość przewodząca. Ponadto - gdy skóra jest mokra, jej oporność jest znacznie niższa.
Na przykład - „czysta” woda ma opór właściwy (około) 18,2 M $ \ Omega \ cdot \ rm {cm} $ . Przy 10 ppm rozpuszczonego NaCl („woda z kranu bardzo dobrej jakości” miałaby mniej niż 50 ppm), rezystywność spada do około 43 $ ~ \ rm {k \ Omega \ cdot cm} $
Wiele szczegółów można znaleźć w artykule „Przewodzenie prądu elektrycznego do i przez ludzkie ciało: przegląd” (Fish and Geddes, ePlasty 2009, 9, e44). Tabela 3 podsumowuje to:
Tabela 3
Dlaczego zanurzenie w wodzie może być śmiertelne przy bardzo niskim napięciu
Zanurzenie bardzo skutecznie zwilża skórę i znacznie obniża opór skóry na jednostkę powierzchni
Obszar kontaktu to duży procent całej powierzchni ciała
Prąd elektryczny może również przedostawać się do organizmu przez błony śluzowe, takie jak usta i gardło
Ciało ludzkie jest bardzo wrażliwe na elektryczność. Bardzo małe ilości prądu mogą powodować utratę zdolności pływania, zatrzymanie oddechu i zatrzymanie akcji serca
Problem tkwi w definicji, czym jest „dobry” lub „zły” przewodnik. W szkole uczą się dzieci, że wszystko jest całkiem proste: istnieją „dobre” przewodniki, takie jak metale i „złe” przewodniki, takie jak plastik.
Krótkie pytanie poprzedzające: Jak myślisz, jaka jest różnica w przewodnictwie elektrycznym między srebrem (najlepszym nie egzotycznym przewodnikiem w standardowych warunkach) a stalą nierdzewną?
Srebro ma przewodność 63 000 000 S / m, stal nierdzewna 1 450 000 S / m, srebro przewodzi prąd 43 razy lepiej niż stal nierdzewna! (Piszę liczby, ponieważ różnica jest ukryta dla laików, jeśli używasz nieznanej notacji naukowej).
S to jednostka zwana siemens, a siemens na metr (S / m) to jednostka przewodnictwa w układzie SI.
Chodzi o to, że przewodnictwo elektryczne jest jedną z wielkości fizycznych, która ma największe obserwowalne różnice między różnymi materiałami. Podaję krótki przegląd:
Nie, to nie jest żart. Wyobraźmy sobie, że odległość od ciebie do księżyca jest porównywalna z dobrym przewodnikiem. Szkolna definicja złego przewodnika byłaby wtedy wysokością jabłoni w przypadku wody morskiej i wielkością atomu w przypadku szkła.
Dlaczego więc nie jesteśmy świadomi tej oszałamiającej różnicy? Powodem jest to, że jesteśmy dość wrażliwi na elektryczność, nawet bardzo małe prądy mogą powodować ból lub śmierć. Więc woda ma wciąż wystarczającą przewodność, aby powodować problemy, mimo że jest stosunkowo złym przewodnikiem, metale są po prostu niezwykle skutecznymi przewodnikami, umożliwiającymi przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości przy stosunkowo niewielkich stratach. Inne materiały, takie jak nieprzewodzące, takie jak szkło lub powietrze, są w rzeczywistości nieprzewodzącymi, nawet chroniącymi kogoś przed bardzo wysokimi napięciami (problem polega na tym, że po zbudowaniu połączenia tworzy się łuk zjonizowanych cząsteczek, który ma znacznie, znacznie lepszą przewodność niż niezmieniony materiał. Zwykle do zbudowania połączenia potrzeba około 5 000 V na centymetr w powietrzu, aby być bezpiecznym od 1 000 - 10 000 V stacji transformatorowych, dlatego umieszczają znaki ostrzegawcze.
W liceum mój nauczyciel chemii, pan Stratton, przygotował eksperyment. Miał oprawę żarówki na drewnianej łopatce, z przymocowanym przewodem zasilającym i dwoma metalowymi zębami wystającymi pod kątem prostym, tak że wiosło można było ustawić nad zlewką z wodą, z zębami zwisającymi w wodzie.
Najpierw napełnił zlewkę wodą destylowaną i przykręcił do oprawy 40-watową żarówkę - bez światła. Potem spróbował czegoś w rodzaju żarówki 10W - nadal nie ma światła. Potem wypróbował światło neonu - bardzo słabe światło.
Następnie wlał niewielką ilość soli (NaCl) i pomachał nią - neonowe światło zaczęło jasno świecić. Wypróbowałem żarówkę 10W - świeciła z prawie pełną jasnością. Wypróbowałem żarówkę 40 W - nie do końca jasną, ale przynajmniej w połowie jasną.
Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem polarnym i połącz ją z dowolnym rodzajem substancji chemicznej, która po rozpuszczeniu jonizuje, a otrzymujesz roztwór, który może przewodzić znaczny prąd o stosunkowo niskiej rezystancji. (A chemikalia podobne do soli są wszędzie.)
Woda rzeczywiście NIE jest dobrym przewodnikiem, chyba że istnieją zanieczyszczenia.A gdybyś mógł zapobiec zanieczyszczeniu go przez zanieczyszczenia, mógłbyś włożyć do niego radio i nadal by działało.Możesz się przekonać.Weź wodę destylowaną (około filiżanki) i sprawdź rezystancję za pomocą omomierza z sondami o stałej odległości około 1/2 cala od siebie.Będzie wykazywać nieskończony opór dla wszystkich praktycznych zmysłów.
Następnie rozpuść około 2 gramy soli w łyżce wody.Trzymaj sondy w wodzie i dodaj sól fizjologiczną do wody i obserwuj.Omów schodzi z bycia izolatorem do całkiem dobrego przewodnika ... Możesz to nawet zrobić, po prostu wkładając dłoń do wody destylowanej, gdy sole ze skóry rozpuszczają się w wodzie.
Argument, że woda jest przewodnikiem, ponieważ „woda rzadko jest wystarczająco czysta, aby nie zawierać rozpuszczonych zanieczyszczeń mineralnych”, jest jak stwierdzenie, że nie jest to jasne, ponieważ patrzy się na oceany lub jeziora.
Woda jest słabym przewodnikiem w porównaniu z drutami i metalem, ale jest doskonałym przewodnikiem w porównaniu z powietrzem, szkłem, płytkami ceramicznymi i innymi przedmiotami w łazience lub kuchni, szczególnie jak wspomniano w innych odpowiedziach, jeśli pewne zanieczyszczenia są rozpuszczone w to.
Kiedy nasze ciała i stopy są mokre i idziemy po mokrej podłodze, w jakiś sposób dotknęliśmy mokrego gniazdka elektrycznego lub końcówki kablowej; jeśli gniazdko nie jest zabezpieczone przed zwarciem do ziemi, prąd z gorącej (pod napięciem) strony gniazdka będzie próbował znaleźć skrót do uziemienia przez mokrą skórę i mokre stopy od podłogi do ziemi. Jak wspomniano wcześniej, nawet bardzo mały prąd płynący przez twoje ciało może zatrzymać serce (zatrzymanie akcji serca).
Z tego powodu ochrona GFI (przerywacz zwarć doziemnych) jest wymagana we wszystkich gniazdkach elektrycznych w kuchniach i łazienkach. Ten rodzaj zabezpieczenia wykrywa, gdy występuje obejście zwarcia z uziemienia wyłącznika i odcina gorącą linię na wyjściu.
Woda jest przewodnikiem!Ponieważ woda rzadko jest wystarczająco czysta, aby nie zawierać niektórych rozpuszczonych zanieczyszczeń mineralnych (soli / elektrolitów).Woda stojąca w jeziorze, stawie lub kałuży prawie nigdy nie jest czysta, ale nigdy.Nawiasem mówiąc, brudna woda kwalifikuje się jako woda zanieczyszczona.Zrozum więc, że zanieczyszczenie występuje w postaci jonów, które sprawiają, że woda jest doskonałym przewodnikiem, ponieważ ma jeszcze jedną wielką zaletę: przyczepność do twardych lub elastycznych powierzchni (na przykład ludzkiej skóry).Stąd stworzenie doskonałego, jeśli nie idealnego stanu, aby uczynić wodę idealnym przewodnikiem elektrycznym, który szokuje plecy w zapomnienie, gdy istnieją surowe przewody wysokiego napięcia z zerwanych linii / słupów przesyłowych z powodu burzy lub przypadkowego wypadku samochodowego w ciele lub w jego pobliżu.woda jak w kałuży na ulicy.