Usando uma garrafa de água como resistor

Hoje, enquanto bebia água de uma garrafa de , comecei a ler as informações sobre a água e descobri que a condutividade ( ) a C é 147,9 \ mu S / cm . Por isso, percebi que talvez eu pudesse calcular a resistência da garrafa de água, de cima para baixo. Após algumas medições, descobri que a garrafa pode ser aproximada como um cilindro com 18cm de altura e 3cm de raio de base.$500mL$$\sigma$$25°$$147.9\mu S/cm$$18cm$$3cm$

Portanto, podemos fazer o seguinte: $R_{eq} = \frac{\rho L}{A}$ , onde $\rho = \frac{1}{\sigma}$ é a resistividade, $L$ é a altura da garrafa e $A$ é a base área. Ao fazer isso, obtive $R_{eq} \simeq 4.3k\Omega$ .

Então, comprei uma nova garrafa cheia, fiz um furo no fundo (é claro, evitando vazamentos) e medi a resistência (com um multímetro digital) desse furo para a "boca", primeiro fazendo com que apenas a ponta do as sondas tocam a água. A resistência medida era realmente alta, variando de $180k\Omega$ a $1M\Omega$ dependendo da profundidade em que eu posicionei as sondas.

Por que a resistência medida é tão diferente da que eu calculei? Estou esquecendo de algo? É possível usar uma garrafa de água como resistor?

Edit # 1: Jippie apontou que eu deveria usar eletrodos com a mesma forma que a garrafa. Usei papel alumínio e funcionou mesmo! Exceto que desta vez eu medi ~ $10k\Omega$ e não o $4.3k\Omega$ que calculei. Uma coisa que eu pude notar ao acender um LED com água como resistor foi que a resistência estava crescendo lentamente ao longo do tempo. Esse fenômeno pode ser explicado pela eletrólise que ocorre enquanto a corrente contínua viaja através da água (os eletrodos pioram lentamente devido ao acúmulo de íons em suas superfícies)? Isso não aconteceria com corrente alternada, certo?

A fórmula usada é válida para uma determinada área, mas o tamanho das suas análises não está nem perto da área usada no seu cálculo. Se você quiser uma aproximação mais próxima, precisará usar eletrodos de tamanho semelhante à área em que calculou a coluna de água, um plano na parte superior e outro plano na parte inferior.

Eu concordo com @jippie.

Por exemplo, veja esta seção de um bom resistor de haste de carbono à moda antiga:

Você percebe que os fios não aderem apenas à haste de carbono - em vez disso, prendem-se às placas de metal com o mesmo diâmetro da haste de carbono.

O mesmo com um resistor de filme de carbono mais moderno:

Aqui, os fios se ligam às tampas de níquel que se conectam ao tubo de carbono em torno de sua circunferência, não apenas em um ponto.

Como Jippie já apontou, um dos problemas é que seus eletrodos eram muito menores do que o que seus cálculos supunham. Eles parecem assumir que as áreas superior e inferior do cilindro serão os eletrodos.

No entanto, a resistividade da "água" varia muito. Água muito pura e desionizada possui resistividade muito alta. A resistividade de qualquer água real à qual você provavelmente tem acesso é basicamente sobre quais impurezas estão nela. Mesmo pequenas quantidades podem fazer uma grande diferença na resistividade.

Outra questão para fazer um resistor a partir da água é que haverá eletrólise nos eletrodos. Sem impurezas e eletrodos inertes (como grafite), você obterá hidrogênio liberado em um eletrodo e oxigênio no outro. Com impurezas e eletrodos quimicamente ativos, muitas coisas podem acontecer. Por exemplo, se você eletrolisar a água salgada, receberá em parte gás de cloro. A maioria dos metais corroerá em uma extremidade da outra, se usados ​​como eletrodos.

A água simplesmente não é uma boa substância para fazer resistores.

Eu tentei medir a condutividade da água algumas vezes com um DMM sem muita sorte ... ou resultados reproduzíveis. (usando sondas grandes e planas.) Lendo isso, http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)

Eu acho que o problema pode ser eletrólise DC nas extremidades da água / sonda. Agora vou ter que tentar AC algum dia!

Editar adição: (Friday Fun.)
Então, eu estava motivado para medir a resistência da água.
Coloquei postes SS de 1/2 polegada de diâmetro em uma banheira de plástico com ~ 1 "de água da torneira Buffalo no fundo. (Uma foto e dados estão aqui.)

Os sinais de um gerador de funções foram enviados pelas sondas para um TIA opamp. (R = 1 k ohm) Movi as sondas em torno de uma resistência de ~ 1 k ohm (consulte TEK000). Então eu coloquei as sondas em um DMM (escala de resistência). A resistência mudou rapidamente no início (começando em ~ 3k ohm) e depois subiu lentamente para ~ 50k Ohm, altura em que o DMM automático variou e foi para ~ 300k Ohm e depois a resistência caiu para ~ 200k Ohm.

Eu então joguei alguns, olhou para a resposta do passo, alterei a amplitude da unidade de tensão.
(novamente os dados estão no link da caixa de depósito)

Eu então salpiquei uma pitada de sal. A resistência caiu rapidamente para ~ 100 Ohms (perto de 150). Tentando medir com um DMM, a resistência foi de 40 k Ohm!

A constante de tempo foi muito mais rápida com sal na água.

Para medir a resistência da água, você precisa fazê-lo com uma frequência mais rápida que a constante de tempo da água. (A constante de tempo da água muda com a concentração de eletrólitos.)

Eu fiz meu projeto de física do ensino médio sobre a condutividade CC de água pura (32 anos atrás) e descobri que o aumento da corrente diminuiu a resistência linearmente no início e depois de forma bastante dramática, o primeiro e o último possivelmente causados ​​por eletrólise nos eletrodos (como mencionado por Olin Lathrop) causando ionização, o oposto do que você encontrou.

O hidrogênio e o gás de oxigênio nos eletrodos reduzirão sua área de superfície condutora, aumentando a resistividade, mas o hidrogênio e o oxigênio que viajam para cada um dos eletrodos conduzirão eletricidade, portanto, você pode ter efeitos reversos / concorrentes que podem depender da forma e tamanho do eletrodos. Talvez meus eletrodos fossem grandes o suficiente para descontar o efeito anterior (redução na área de superfície), deixando apenas o último.

Você precisa medir a resistência da água usando uma corrente CA. Você mede a tensão CA através dos eletrodos e a corrente CA que atravessa a água e se divide para obter a resistência efetiva. O tamanho dos eletrodos também afetará absolutamente a resistência efetiva. Medir com um ohmímetro CC usando eletrodos de contato pontual (ponteiras) sempre fornecerá uma resistência maior que a calculada. Todos os tipos de coisas estranhas acontecem na interface eletrodo-água. Existem muitos trabalhos escritos sobre o assunto.

O que você perde nos cálculos é o coeficiente de temperatura para corrigir as mudanças de temperatura, se for diferente de 25 graus C. Para a maioria das aplicações, o valor é de 2% por graus Celsius.