Frage von AvaLiz, 37

Wie funktioniert ein Leitfähigkeitsmesser?

Hey Leute, Ich habe hier eine Frage an alle Naturwissenschaftler unter euch. Frage steht ja oben :) Es geht übrigens um einen Leitfähigkeitsmesser, der den Salzgehalt im Meer misst. Ich würde mich sehr über schnelle, ernst gemeinte Antworten freuen!!! Lg Ava Liz

Expertenantwort
von dalko, Community-Experte für Elektronik, 8

Hallo AvaLiz,

Es gibt wirklich gute und leicht verständliche Beschreibungen, du musst nur etwas suchen. Das gute , alte Mütterchen Wikipedia sagt folgendes:

https://de.wikipedia.org/wiki/Leitf%C3%A4higkeitsmessger%C3%A4t

Da es sich bei deiner Frage um den Salzgehalt im Meer, also um eine Elektrolytlösung handelt, ist dieser Artikel ebenfalls von Interesse:

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytische_Leitf%C3%A4higkeit

Ein einfaches Messgerät (das billigste, das ich finden konnte mit einer brauchbaren Funktionsbeschreibung) sieht so aus:

http://www.ebay.de/itm/Leitwertmessgerat-Koiteich-Leitwertmesser-Leitfahigkeitsm...

Hier ein Überblick, du siehst, dass es richtig teuer werden kann:

https://www.pce-instruments.com/deutsch/messtechnik/messgeraete-fuer-alle-parame...

Woher kommen diese großen Preisunterschiede? Ursache dafür ist die geforderte Genauigkeit und die Tatsache, dass eine einfache Widerstandsmessung mit Kehrwertbildung nicht genau genug ist. Es sind bestimmte Fehlerursachen zu berücksichtigen, für deren Kompensation entsprechende Messverfahren entwickelt wurden, die unterschiedlich aufwändig sind:

Das ohmsche Gesetz ist zur Bestimmung des Leitwertes 1 / R  des Elektrolyten jedoch nur bei Vermeidung einer wichtigen Messabweichung anwendbar. Zum Anlegen einer Spannung sind zwei Elektroden notwendig. Infolge des Stromes durch die Grenzfläche Elektrolyt/Elektrode treten an dieser Fläche Reaktionen auf, durch die eine Gegenspannung entsteht. Man bezeichnet diesen Vorgang als elektrolytische Polarisation.

Diese elektrolytische Polarisation, die zu Fehlmessungen führt, kann durch verschiedene Verfahren kompensiert bzw. umgangen werden, wobei der technische Aufwand unterschiedlich hoch (und teuer) ist:

Diese Verfahren werden angewendet (Zitat aus dem entsprechenden Wikipedia-Artikel):

  1. Man konstruiert die Messzelle derart, dass der Elektrolyt einen großen Widerstand erhält, und legt dann eine große Spannung an, gegen die die Polarisationsspannung vernachlässigbar ist.
  2. Man misst nicht die Spannung zwischen den stromdurchflossenen Elektroden, sondern zwischen zwei anderen definierten Punkten in der Messzelle mittels zweier Sonden, die nur von einem ganz geringen Strom durchflossen und daher nicht polarisiert werden.
  3. Am häufigsten wird mit Wechselspannung von relativ hoher Frequenz gemessen. Hierdurch wird erreicht, dass die Stoffumsätze, welche die Polarisation verursachen, während der Halbperiode mit umgekehrtem Vorzeichen wieder rückgängig gemacht werden.

Ohne auf die eingesetzte Technik/Messmethode genauer einzugehen ist meiner Meinung nach die dritte Methode die genaueste und aufwändigste.

Grüße, Dalko

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 14

Die Leitfähigkeit ist der Kehrwert des Widerstandes. Damit funktioniert ein Leitfähigkeitsmesser ebenso wie ein Widerstandsmesser, z. B. der im Multimeter.

Die spezifische Leitfähigkeit erhält man, indem man die Leitfähigkeit einer Flüssigkeitssäule mit bekannter Länge und bekannter Querschnittsfläche misst und entsprechend umrechnet (spezifische Leitfähigkeit = Leitfähigkeit / Querschnitt * Länge)

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 7

Das mittlere Bild bei "Durchzuführende Arbeiten" in dem folgenden Link

http://www.kappenberg.com/experiments/lf/pdf-s/d01bs.pdf

zeigt Dir den Bau eines einfachsten Leitfähigkeitsprüfers.

Es fehlt nur noch ein Strommesser, der anzeigt, ob ein Strom fließt (ob "Leitfähigkeit" vorhanden ist) und ein Gerät, das eine Wechselspannung (warum nicht Gleichspannung?) erzeugt.

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