elektrischen Widerstand von Laugen errechnen?
Ich möchte den Widerstand zwischen zwei Stahlplatten, zwischen denen sich Kalilauge befindet, berechnen.
Im Grunde genommen suche ich eine Formel, bei der man den Abstand der Platten und die Konzentration der Lauge (vlt. noch Plattenfläche) einsetzt und dann den elektrischen Widerstand erhält.
Das ganze ist für eine HHO-Zelle gedacht. Ich hab 12 V und 2A zur Verfügung. Um mein Netzteil nicht zu schrotten, brauche ich demnach min. 6 Ohm Widerstand (oder ?). Und durch Umstellen der Formel können man dann den benötigten Abstand der Platten oder die Konzentration errechnen - je nachdem, welcher Wert gegeben ist.
2 Antworten
Bei einer Plattenfläche A und einem Abstand der Platten d ergibt sich der Widerstand einfach zu R= rho *d/ A
Das eigentliche Problem dabei ist, den spezifischen Widerstand rho der Flüssigkeit zu bestimmen. Hier betrachtet man meist den Kehrwert sigma=1/rho, die spezifische Leitfähigkeit mit der Einheit S/m (Siemens pro Meter)
Sie hängt aber bei einem Elektrolyten nicht nur von der Ionenkonzentration ab, sondern auch von der chemischen Zusammensetzung.
Die Kationen und Anionen müssen bei der Berechnung jeweils gesondert betrachtet werden und man muss ihre Beweglichkeit kennen sowie die stöchiometrischen Koeffizienten bei der Dissoziation.
Es ist also etwas komplizierter, dafür eine gschlossene Formel anzugeben.
Hier wird das Problem ganz gut beschrieben und hergeleitet:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/1/pc/pc_07/pc_07_02/pc_07_02_01.vlu.html
Es könnte allerdings schwierig werden, alle benötigten Zahlenwerte dafür zu finden, mir sind da auch keine Quellen für bekannt.
Als Lösung für die Praxis würde ich daher mal darüber nachdenken, für ca 30-50 Euro ein Leitfähigkeits-Messgerät anzuschaffen und die Leitfähigkeit einfach zu messen
Am einfachsten ist vermutlich, du legst eine konstante Spannung an die Zelle (9V Batterie oder so) und misst den Strom, dann kannst du dir alle geometrischen Überlegungen auch ersparen. :)
Der Widerstand der Kalilauge selbst sollte weitestgehend linear vom Plattenabstand abhängig sein, vorausgesetzt die Platten befinden sich nicht direkt nebeneinander.
Komplizierter ist die Abhängigkeit von der Konzentration und auch von der Temperatur -bei der Elektrolyse wird die Lösung ja heiß werden.
Die Leitfähigkeit der Kalilauge in Abhängigkeit dieser beiden Parameter kannst Du mit der hier angegebenen Formel berechenen
http://documents.mx/documents/koh.html
Darüber kannst Du dann den Widerstand der Lauge selbst ausrechnen.
Das beinhaltet aber nicht den Widerstand in den Elektroden und an der Elektrodengrenzfläche, der sicherlich von Form und Material der Elektroden abhängt.
Zusätzlich wird der Widerstand möglicherweise auch noch von der Gasentwicklung in der Zelle beeinflußt werden.
Du kannst mit der Formel also eine untere Abschätzung darüber durchführen wie viel Widerstand mindestens im Stromkreis ist.
Den ganzen Text muss man sich erstmal gönnen :D
Danke für die Hilfe
Ja, ist leider etwas kompliziert. Die Formel, die Du suchst ist Formel (2) auf Seite 361. In die mußt Du noch die Werte für die Faktoren A, B, C, D, E und F aus Tabelle 5 auf Seite 362 einsetzen.
Dann kannst Du für eine gewählte Konzentration (M in der Formel, Einheit Mol pro Liter ) und eine gewählte Temperatur (T in der Formel, Einheit Kelvin -> addiere 273,16 zur Temperatur in °C) die spezifische Leitfähigkeit ausreichen (Einheit Ohm^-1 * Meter^-1).
ausdertonne hat Dir schon verraten, daß
1/(spezifische Leitfähigkeit) = spezifischer Widerstand
Wenn Du den spezifischen Widerstand durch die Elektrodenfläche teilst und mit dem Elektrodenabstand malnimmst, kannst Du den Widerstand abschätzen -so wie ausdertonne das auch vorrechnet.
Nachmessen scheint wohl echt die beste Lösung (^^) zu sein, um den Widerstand bzw. die Leitfähigkeit einer Lösung zu bestimmen...
Danke schonmal für die Hilfe