2.4. Электролитические гигрометры. Электролиты – растворы гигроскопических веществ (солей). Соль в водном растворе диссоциирует на ионы: NaCl Na + + Cl - Молекулы воды являются диполями: H+H+ H+H+ O -- + _ Рис Молекула воды, как диполь.

2.4. Электролитические гигрометры. Рис Гидратные оболочки иона. Дипольные молекулы воды ориентируются кругом ионов, образуя гидратные (сольватные) оболочки (Рис ). В гидратных оболочках молекулы жестко связаны с центральным ионом. Поэтому испарение раствора происходит медленнее, чем испарение воды. Значит, давление насыщения над раствором E* меньше давления насыщения над водой E:

2.4. Электролитические гигрометры. Закон Рауля: (2.4.1) E* - давление насыщения над раствором, i – коэффициент Вант-Гоффа, С – концентрация раствора, μ – относительная молекулярная масса воды, μ* – относительная молекулярная масса растворенного вещества.

2.4. Электролитические гигрометры. Оставим раствор с электролитом во влажном воздухе (Рис ). Пусть Е* < e. E* e Рис Начинается конденсация воды на раствор. Раствор разбавляется. С E* С Стабильное состояние. Теперь предположим Е* > e. Начинается испарение воды с поверхности раствора. Концентрация увеличивается. Единственно стабильное состояние: E* = e. E* = e E* e

2.4. Электролитические гигрометры. Значит, если оставить раствор на воздухе, то практически всегда Е* = е. Этим можно воспользоваться для измерения влажности. Подложка из пластика Пленка, пропитанная раствором Электроды Рис Датчик влажности (гигристор).

2.4. Электролитические гигрометры. Свяжем сопротивление пленки с влажностью. Пусть: – длина пленки, – толщина пленки, – ширина пленки, – электропроводность раствора. Тогда сопротивление пленки R: (2.4.2)

2.4. Электролитические гигрометры. A – размерный коэффициент, зависящий от электролита, c – концентрация электролита, – подвижности ионов., Тогда: (2.4.4) (2.4.3)

2.4. Электролитические гигрометры. Из закона Рауля: Подставим в (1.4.4): (2.4.5)

2.4. Электролитические гигрометры. Представим это на графике (рис ) 1 R f 0 Рис При увеличении влажности зависимость отличается от той, которая наблюдается при ее уменьшении. Это – гистерезис.

2.4. Электролитические гигрометры. 1 R f 0 Гистерезис проявляется из-за запаздывания реакции внутренних слоев на изменение влажности. Внутренний слой сохраняет память о предыдущем состоянии раствора. f f

2.4. Электролитические гигрометры. Теперь найдем чувствительность гигрометра: (2.4.6) При увеличении влажности чувствительность возрастает.

2.4. Электролитические гигрометры. Погрешности электролитического гигрометра. 1. Гистерезис пленки. Способ уменьшения – использование тонких пленок. 2. Разложение раствора электрическим током. Способ уменьшения – использование переменного тока. 2. Температурная погрешность.

2.4. Электролитические гигрометры. Способ уменьшения – компенсационная схема. Сумматор Схема f Схема t Выход Рис Схема термокомпенсации. i(f,t) i(t) i(f) Если при изменении t ток со схемы f увеличивается, то ток со схемы t уменьшается на ту же величину. Сумма токов зависит только от влажности.