Usando una botella de agua como resistencia

Hoy, mientras bebía un poco de agua de una botella de $500mL$ , comencé a leer la información sobre el agua y descubrí que la conductividad ( $\sigma$ ) a C es . Entonces me llamó la atención que tal vez podría calcular la resistencia de la botella de agua, de arriba a abajo. Después de algunas mediciones, descubrí que la botella se puede aproximar como un cilindro con una altura de y un radio de base de .$25°$$147.9\mu S/cm$$18cm$$3cm$

Entonces podemos hacer lo siguiente: , donde \ rho = \ frac {1} {\ sigma} es la resistividad, L es la altura de la botella y A es la base zona. Al hacer esto, obtuve R_ {eq} \ simeq 4.3k \ Omega .$R_{eq} = \frac{\rho L}{A}$$\rho = \frac{1}{\sigma}$$L$$A$$R_{eq} \simeq 4.3k\Omega$

Luego, compré una nueva botella llena, hice un orificio en su parte inferior (por supuesto, evitando fugas) y medí la resistencia (con un multímetro digital) desde este orificio hasta la "boca", primero haciendo que solo la punta de Las sondas tocan el agua. La resistencia medida fue realmente alta, desde $180k\Omega$ hasta incluso $1M\Omega$ dependiendo de qué tan profundo en el agua coloque las sondas.

¿Por qué la resistencia medida es tan diferente de lo que calculé? ¿Me estoy perdiendo de algo? ¿Es posible usar una botella de agua como resistencia?

Edición n. ° 1: Jippie señaló que debería usar electrodos con la misma forma que la botella. ¡Utilicé papel de aluminio y realmente funcionó! Excepto que esta vez medí ~ $10k\Omega$ y no el $4.3k\Omega$ que calculé . Una cosa que pude notar al encender un LED con agua como resistencia fue que la resistencia crecía lentamente con el tiempo. ¿Puede explicarse este fenómeno por la electrólisis que ocurre mientras la corriente continua viaja a través del agua (los electrodos empeoran lentamente debido a la acumulación de iones en sus superficies)? Esto no sucedería para la corriente alterna, ¿verdad?

La fórmula que usa es válida para un área determinada, pero el tamaño de sus sondas no está cerca del área que utilizó en su cálculo. Si desea una aproximación más cercana, deberá usar electrodos de tamaño similar al área para la que calculó la columna de agua, una plana en la parte superior y otra plana en la parte inferior.

Estoy de acuerdo con @jippie.

Por ejemplo, tome esta sección transversal de una buena resistencia de varilla de carbono anticuada:

Notará que los cables no solo se adhieren a la varilla de carbono, sino que se unen a placas de metal del mismo diámetro que la varilla de carbono.

Lo mismo con una resistencia de película de carbono más moderna:

Aquí los cables se unen a las tapas de níquel que se conectan con el tubo de carbono alrededor de su circunferencia, no solo en un punto.

Como Jippie ya señaló, uno de los problemas es que sus electrodos eran mucho más pequeños de lo que suponían sus cálculos. Parecen asumir que todas las áreas superior e inferior del cilindro serán los electrodos.

Sin embargo, la resistividad del "agua" varía ampliamente. El agua muy muy pura y desionizada tiene una resistividad muy alta. La resistividad de cualquier agua real a la que probablemente tenga acceso depende de las impurezas que contiene. Incluso pequeñas cantidades pueden marcar una gran diferencia en la resistividad.

Otro problema para hacer una resistencia del agua es que habrá electrolisys en los electrodos. Sin impurezas y electrodos inertes (como el grafito), se liberará hidrógeno en un electrodo y oxígeno en el otro. Con impurezas y electrodos químicamente activos, pueden suceder muchas cosas. Por ejemplo, si electroliza agua salada, obtendrá en parte gas de cloro. La mayoría de los metales se corroerán en un extremo del otro si se usan como electrodos.

El agua simplemente no es una buena sustancia para hacer resistencias.

He tratado de medir la conductividad del agua varias veces con un DMM sin mucha suerte ... o resultados reproducibles. (usando grandes sondas planas). Leyendo esto, http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)

Creo que el problema puede ser la electrólisis de CC en los extremos del agua / sonda. ¡Ahora tendré que probarlo AC algún día!

Edición adicional: (Viernes Fun.)
Así que me motivó para medir la resistencia del agua.
Puse algunos postes de acero inoxidable de 1/2 pulgada de diámetro en una tina de plástico con ~ 1 "de agua de grifo Buffalo en la parte inferior. (Una imagen y datos están aquí).

Las señales de un generador de funciones se enviaron a través de las sondas a un TIA opamp. (R = 1 k ohm) Moví las sondas alrededor de una resistencia obtenida de ~ 1k ohm (Ver TEK000). Luego metí las sondas en un DMM (escala de resistencia). La resistencia cambió rápidamente al principio (a partir de ~ 3k ohmios), luego aumentó lentamente hasta ~ 50k Ohmios, momento en el cual el DMM varió automáticamente y pasó a ~ 300k Ohmios y luego la resistencia cayó a ~ 200k Ohmios.

Luego jugué un poco, miré la respuesta escalonada, cambié la amplitud de la unidad de voltaje.
(nuevamente los datos están en el enlace de Dropbox)

Luego rocié una pizca de sal. La resistencia cayó rápidamente a ~ 100 ohmios (más cerca de 150) ¡Intentando medir con un DMM la resistencia fue de 40 k ohmios!

El tiempo constante fue mucho más rápido con sal en el agua.

Para medir la resistencia del agua, debe hacerlo AC con una frecuencia que sea más rápida que la constante de tiempo del agua. (La constante de tiempo del agua cambia con la concentración de electrolitos).

Hice mi proyecto de física en la escuela secundaria sobre la conductividad DC del agua pura (hace 32 años) y descubrí que al aumentar la corriente disminuía la resistencia linealmente al principio y luego de manera bastante dramática, la primera y la segunda posiblemente causadas por la electrólisis en los electrodos (como se mencionó anteriormente). por Olin Lathrop) causando ionización, lo contrario de lo que has encontrado.

El hidrógeno y el gas de oxígeno en los electrodos reducirán su área de superficie conductora, aumentando la resistividad, pero el hidrógeno y el oxígeno que viajan a cada uno de los electrodos conducirán electricidad, por lo que puede tener efectos inversos / competitivos que pueden depender de la forma y el tamaño del electrodos Quizás mis electrodos eran lo suficientemente grandes como para descartar el efecto anterior (reducción en el área de superficie) dejando solo el último.

Necesita medir la resistencia del agua usando una corriente alterna. Usted mide el voltaje de CA a través de los electrodos y la corriente de CA que atraviesa el agua y se divide para obtener la resistencia efectiva. El tamaño de los electrodos también afectará absolutamente la resistencia efectiva. Medir con un ohmímetro de CC utilizando electrodos de contacto puntual (puntas de plomo) siempre le proporcionará una resistencia superior a la calculada. Todo tipo de cosas raras suceden en la interfaz electrodo-agua. Hay muchos documentos escritos sobre el tema.

Lo que se echa de menos en los cálculos es el coeficiente de temperatura para corregir los cambios de temperatura si es diferente de 25 grados Celsius. Para la mayoría de las aplicaciones tiene un valor de 2% por grado Celsius.