Диэлектрическая проницаемость воды относится к показателю того, насколько легко электрические поля могут проходить через воду. Вот несколько методов расчета диэлектрической проницаемости воды, а также примеры кода:

Метод 1: использование уравнения Клаузиуса-Моссотти
Уравнение Клаузиуса-Моссотти связывает диэлектрическую проницаемость среды с ее молекулярными свойствами. Для воды это можно выразить так:

ε_вода = (ε_раствор – ε_среда) / (3 + 4πα^3C)

Где:
ε_water — диэлектрическая проницаемость воды,
ε_solute — диэлектрическая проницаемость растворенного вещества,
ε_medium — диэлектрическая проницаемость среды,
α — поляризуемость растворенного вещества, и
C — концентрация растворенного вещества.

Пример кода (Python):

def calculate_permittivity_cm(epsilon_solute, epsilon_medium, alpha, concentration):
    epsilon_water = (epsilon_solute - epsilon_medium) / (3 + 4 * math.pi * alpha3 * concentration)
    return epsilon_water
epsilon_water = calculate_permittivity_cm(80.4, 1, 1.2e-30, 0.1)
print("Permittivity of water (Clausius-Mossotti equation):", epsilon_water)

Метод 2: использование уравнения Дебая
Уравнение Дебая — это еще один подход к расчету диэлектрической проницаемости воды, основанный на свойствах полярных молекул. Это можно записать так:

ε_water = ε_infinity + (ε_static – ε_infinity) / (1 + (i * f / f_relax)^α)

Где:
ε_water — диэлектрическая проницаемость воды,
ε_infinity — высокочастотная диэлектрическая проницаемость,
ε_static — статическая диэлектрическая проницаемость,
f — частота,
f_relax — релаксация частота, а
α — показатель Дебая.

Пример кода (Python):

def calculate_permittivity_debye(epsilon_infinity, epsilon_static, f, f_relax, alpha):
    epsilon_water = epsilon_infinity + (epsilon_static - epsilon_infinity) / (1 + (1j * f / f_relax)alpha)
    return epsilon_water
epsilon_water = calculate_permittivity_debye(4.0, 78.4, 1e9, 1e12, 0.87)
print("Permittivity of water (Debye equation):", epsilon_water)