Почему вокруг электролита нет электрического поля. Не только егэ. Вопросы и задачи

Логопедия 03.05.2020
Логопедия

копался тут в архивах и нашел сборник дополнительных вопросов для абитуриентов вузов
:)

кому интересно под кат,пожалуйста

1. Можно ли потушить свет светом? Если да, то как?
В 1801 году Юнг первым осуществил опыт по интерференции света. Сначала он разделил солнечный свет на два источника (пропустил через экран с 2 щелями), а затем 2 расширяющихся световых потока накладывались друг на друга и интерферировали. Видимая картина интерференции представляла собой чередование светлых и темных полос. Светлые полосы образуются там, где световые волны сходятся в одинаковой фазе, а темные – там, где они сходятся в противоположных фазах, т.е. наблюдается удивительная картина – свет сам себя гасит.
2. Излучают ли электромагнитные волны горящие дрова?. Не горящие дрова?
Электромагнитные волны обладают энергией. Горящие дрова - видимый свет, инфракрасное излучение.
3. Шасси автомобиля составляют замкнутый проводящий контур. Индуцируется ли в нём ток при движении автомобиля?
Ток в нем будет индуцироваться, если автомобиль будет пересекать магнитные силовые линии Земли (магнитные меридианы). Если же он будет двигаться вдоль силовых линий, то тока не будет.
4. Почему металлические проводники обладают электропроводимостью?
Химические свойства металлов обусловлены слабой связью валентных электронов с ядрами атомов: они легко образуют положительные ионы (см. ток в металлах).
5. Почему огнеопасные объекты иногда покрывают металлической заземлённой сеткой?
Сетка предназначена для защиты от опасного действия электрического тока, а в ряде случаев для использования земли в качестве проводника тока или одного из плеч несимметрического вибратора (антенны).
6. Почему в дуговом разряде для прохождения тока через газовый промежуток не требуется высокого напряжения ионизации?
Благодаря высокой температуре в электрической дуге, воздух между электродами ионизуется. Поток положительно заряженных ионов устремляется к катоду, а поток электронов – к аноду. Число электронов, испускаемых электродом очень велико, даже при атмосферном давлении.
7. Почему с улицы через оконное стекло трудно рассмотреть, что находится внутри комнаты?
Т.к. свет проходя через окно, т.е. препятствие, отражается, преломляется и частично поляризуется, т.е. сохраняется взаимное расположение лучей.
8. Влияет ли ветер на показания термометра?
Если и будет изменяться, то очень незаметно, т.к. открытой поверхности жидкости нет и испарения происходить не будет. Будет сильно изменяться только во влажном термометре.
9. По какому свойству ультрафиолетового излучения можно легко обнаружить его существование?
Ультрафиолетовые лучи обладают значимым биохимическим действием. Например, эти лучи высвечивают ткани и краски, вызывают люминесценцию (холодное свечение) ряда веществ. В затемнённом помещении под действием ультрафиолетовых лучей светятся капрон, крахмал, известь.
10. Чем отличаются ядра изотопов: ???
Изотопы – это элементы, которые обладают одинаковыми химическими свойствами, но разными физическими. Ядра изотопов имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Изотопы занимают 1 клетку в периодической системе. У каждого из химических элементов есть несколько изотопов. Например, вода бывает лёгкой, тяжёлой и сверхтяжёлой.
11. Когда лёд может быть нагревателем?
Если температура нагреваемого тела меньше (до – 273) температуры льда (0).
12. Может ли световой пучок проходить прозрачные среды разной оптической плотности без преломления?
Да: 1. свет идёт из оптически более плотной в менее плотную среду и падает под углом >= предельному углу, либо преломляется в вещество откуда пришёл – полное внутреннее отражение. 2. Когда световой пучок перпендикулярен поверхности раздела 2 сред.
13. С одинаковой ли скоростью приходят к границам атмосферы Земли относительно Солнца волны красной и фиолетовой части спектра? Одинакова ли их скорость в атмосфере и любой другой среде?
Т.к. скорость света в среде зависит от его частоты, а частота у фиолетовой части спектра больше, можно предположить, что скорости будут немного разные. А в вакууме будут одинаковые 3*108.
14. Как объяснить накаливание метеоритов, влетающих в атмосферу Земли?
Это можно объяснить трением об атмосферу Земли, т.к. скорость большая они накаливаются.
15. Какое состояние атома называется возбуждённым? Является ли оно устойчивым?
В возбужденном состоянии электроны находятся на большем расстоянии, чем в невозбужденном. Уровни энергии являются максимальными – неустойчивое состояние.
16. Можно ли наблюдать падающие звёзды на Луне?
Чтобы ответить на этот вопрос необходимо разобраться, что считают «падающей звездой» - космическое тело (метеорит), влетающее в атмосферу Земли. А на Луне вроде нет атмосферы, значит и падающих звезд наблюдать невозможно.
17. Почему вокруг Земли существует голубой небосвод, а вокруг Луны – чёрный.
Это объясняется отсутствием атмосферы на Луне. С помощью преломления, дифракции, отражения свет от Солнца окрашивает небосвод Земли в голубой цвет.
18. Почему мы не получаем ожога при прикосновении мокрым пальцем к горячему утюгу?
Потому что, когда мы прикасаемся к утюгу, количество теплоты нагретого утюга используется на то, чтобы нагреть и испарить воду с наших пальцев, но через некоторое время мы почувствуем боль.
19. Какие светильники лучше устанавливать в магазине, где продают ткани: лампы накаливания или лампы дневного света. Почему?
Лучше лампы дневного света: экономичнее и свет тканей более естественный.
20. Будет ли кипеть вода в стакане, плавающем в сосуде, где кипит вода? Почему?
Вода в стакане не закипит, т.к. энергия в основном будет идти на нагревание воды в сосуде и на испарение.
21. Громадная часть поверхности Земли покрыта водной оболочкой. Почему, несмотря на это атмосфера не насыщена водяными парами?
Водяной пар поднимается вверх, конденсируется, выпадает в виде осадков – круговорот воды. А так как атмосфера нагревается неравномерно, то это способствует общей циркуляции атмосферы.
22. Изменит ли свою форму монокристалл? Почему?
Монокристалл - отдельный кристалл с непрерывной кристаллической решеткой. Свою форму он изменит при сильном воздействии внешних сил.
23. Почему говорят, что молния может находить под землёй зарытые клады?
Грозовая молния ведет себя как проводник в электрическом поле. В нижних слоях тучи накапливается положительный заряд, а на земле – отрицательный. А т.к. клад – металл, то молния будет «бить» в то место, где больше отрицательных частиц.
24. Можно ли количество теплоты, которое передаётся холодильником в тепловом двигателе использовать для теплофикации? Почему?
Теплофикация – снабжение теплом. Наверное, можно, т.к. все тепло от холодильника передается в окружающую среду.
25. Температура кипения воды в открытой посуде ниже, чем в закрытой. Почему?
Жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление её насыщённых паров равно внешнему давлению. Чем больше внешнее давление, тем больше температура кипения, т.к. внешнее давление в закрытой посуде больше, то и температура кипения будет больше.
26. Какие виды деформаций испытывают стены зданий?
Сжатие.
27. Может ли наблюдаться явление сверхпроводимости у полупроводников? Почему?
Нет, т.к. для сверхпроводимости надо как можно больше уменьшить температуру, а в полупроводниках при таком понижении температуры сопротивление наоборот резко возрастает.
28. При выпуске сжатого газа из баллона вентиль покрывается росой. Какой это процесс?
Конденсация – процесс перехода из газообразного состояния в жидкое.
29. Какие причины вызывают образование пар электронов – дырка в полупроводнике?
Под действием тепла и света часть валентных электронов разрывают связи, становясь свободными. На месте разорванных связей незаполненное вакантное место – дырка. Валентность примеси < 4, то каждый атом примеси даёт 1 лишнее вакантное место. Между атомами осуществляется парноэлектронная связь.
30. Объясните исчезновение дыма в воздухе (явление выражается словами "дым тает в воздухе").
Диффузия
31. Почему приборы, работающие на полупроводниках не годны в условиях резкого перепада температур?
Потому что у полупроводников при понижении температуры резко повышается сопротивление, а при понижении резко понижается.
32. Почему магнитная стрелка указывает географическое положение поля?
Намагниченная стрелка, легко вращающаяся на острие иглы, располагается вдоль линий магнитной индукции, которые выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.
33. Какого типа будет проводимость у германия, если к нему добавить небольшое количество цинка?
Будет преобладать дырочная проводимость или р-типа, т.к. валентность германия 4 а цинка 2, каждый атом примеси даёт одно лишнее вакантное место.
34. Будет ли работать в космосе радиолампа с разбитым стеклом?
да, т.к. электромагнитная волна способна распространяться в вакууме.
35. Почему все газы при нормальных условиях являются нейтральными?
Газ может стать проводником только под действием ионизатора, а в обычных условиях в нем отсутствуют заряженные частички.
36. Могут ли при диссоциации образовываться ионы одного какого-нибудь знака? Почему?
Нет, потому что атом при диссоциации может распадаться только на противоположные ионы, т.к. в сумме он электронейтрален.
37. Можно ли включить трансформатор в цепь постоянного тока?
Нет, т.к. только в цепях переменного тока можно изменять напряжение в самых широких пределах без существенных потерь мощности.
38. При ремонте дороги асфальт разогревается. Почему запах разогретого асфальта ощущается издалека?
При повышении температуры увеличивается кинетическая энергия, следовательно, скорость молекул тоже увеличивается. Диффузия.
39. Сквозь отверстие катушки падает магнит. С одинаковым ли ускорением он движется при замкнутой и разомкнутой обмотках катушки?
Нет, с разным. В замкнутой обмотке катушки при падении магнита возникают вихревые токи. Согласно правилу Ленца магнитное поле этих токов препятствует падению магнита. Тормозящая сила возрастает с увеличением скорости падения. Ускорение магнита постепенно уменьшается, и в конце концов (если катушка достаточно длинная) движение магнита станет практически равномерным.
40. Почему сопротивление электролитов уменьшается с повышение температуры?
При повышении температуры взаимодействие ионов в молекуле ослабевает, а сопротивление уменьшается.
41. Можно ли слышать на Земле звук извержения вулкана, происходящего на Луне?
Нет, т.к. звук должен пройти слишком большое расстояние, даже если ему это удается, его частота будет слишком мала для улавливания его нашими органами слуха. Для этого применяют специальные приборы, увеличивающие сигнал– радиотелескопы.
42. Почему вокруг электролита нет электрического поля, хотя внутри него имеются ионы.
Электрическое поле создается только электрическими неподвижными зарядами.
43. Какова причина помех радиоприёму от проходящего вблизи трамвая?
Всякое электрическое (электромагнитное) воздействие на цепи радиоприемника, не связанное с полезным сигналом и его искажающее. Различают помехи радиоприему космические, атмосферные, индустриальные, от других радиостанций, внутренние шумы приемника и др.
44. Заряженный медный и стальной шары одинакового радиуса приводят в соприкосновение. Как распределятся их заряды?
Т.к. алгебраическая сумма зарядов по закону сохранения зарядов неизменна, то заряд распределится равномерно.

А так ли хорошо знакома вам электрохимия? // Квант. - 2002. - № 5. - С. 32-33.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Так как внутреннее строение тел выведывает главным образом химия,
то без нее труден, даже невозможен доступ к их глубинам и
тем самым к раскрытию истинной причины электричества.
Михаил Ломоносов
...мои старые и новые открытия так называемого гальванизма...
проливают новый свет на теорию электричества;
открывают новые пути для химических исследований.
Алессандро Вольта
Химическая сила... прямо пропорциональна абсолютному количеству прошедшего электричества.
Майкл Фародей
Химия испытывает на себе влияние физики, пожалуй, сильней, чем любая другая наука.
Ричард Фейнман

Нет, мы вовсе не изменяем физической направленности нашего «Калейдоскопа». Напротив, стремимся показать, как далеко простирает и физика «руки свои в дела человеческие», в том числе и в химию. Еще важнее подчеркнуть, насколько плодотворен для развития наук бывает их союз, а порой и тесное переплетение, к скольким полезным свершениям он приводит. И одним из лучших примеров может послужить становление электрохимии - области, где иногда невозможно отделить физику от химии. Вспомните, например, на каких уроках вы изучаете в школе электролиз.

Впечатляет даже конспективное перечисление практических достижений электрохимии за ее более чем двухсотлетнюю историю.

Это создание постоянных батарей, аккумуляторов и различных разновидностей гальванических элементов, используемых теперь во всех отраслях техники и в быту. Если бы удалось одновременно включить все те миллиарды химических источников тока, что изготовлены сегодня на Земле, их мощность оказалась бы сравнимой с мощностью всех электростанций мира.

Это получение и очистка цветных металлов методом электролиза, внедрение гальванопластики и гальваностегии, решение проблемы опреснения воды и применение электродиализа для синтеза новых веществ, мониторинг окружающей среды с помощью химических сенсоров и имплантация электрокардиостимуляторов...

Но как бы ни были важны приложения электрохимии, нельзя забывать о той огромной теоретической роли,которую сыграли ее представления в развитии учения об электричестве и строении вещества. На это и хотим обратить ваше внимание при сегодняшнем кратком экскурсе в электрохимию.

Вопросы и задачи

  1. Присутствуют ли в электролитах свободные электроны?
  2. Всегда ли металл при погружении в электролит заряжается отрицательно?
  3. Почему вокруг электролита, например раствора поваренной соли, нет электрического поля, хотя внутри него имеются заряженные частицы - ионы?
  4. К электродам, погруженным в слабый раствор поваренной соли, подвели постоянное напряжение. Как будет меняться сила тока, проходящего через раствор, если в него постепенно подсыпать соль?
  5. Почему безводная серная кислота может храниться даже в железной посуде, а разведенная - только в стеклянной?
  6. Две одинаковые электролитические ванны соединены последовательно. В первой из них находится раствор CuCl , во второй - CuCl 2 . В какой из ванн на катоде выделяется больше меди?
  7. До каких пор будет продолжаться процесс электролиза медного купороса, если взяты угольные электроды; медные электроды?
  8. Полный ток в электролите складывается из тока положительных ионов и тока отрицательных ионов, движущихся в противоположных направлениях. Почему количество вещества, выделяющегося на катоде, рассчитывается по полному току, а не по току лишь положительных ионов?
  9. В каком случае опаснее браться за электрические провода - когда руки сухие или когда мокрые?
  10. Для чего в гальванотехнике применяют реверсирование, т.е. изменение направления тока?
  11. Через аккумулятор течет ток. Сравните разность потенциалов на клеммах аккумулятора с его ЭДС.
  12. При измерении ЭДС старой батарейки для карманного фонарика вольтметр показал значение, близкое к номинальному, но лампочка от этой батарейки не загорелась. Почему?
  13. Изобразите графически примерное распределение потенциала вдоль замкнутой цепи, изображенной на рисунке, если ε 1 > ε 2 и r 1 < r 2 .
  14. Чтобы увеличить ток, протекавший в цепи одного аккумулятора, к нему присоединили второй. Однако как при последовательном, так и при параллельном соединении этих аккумуляторов получался меньший ток. В каком случае это возможно?
  15. В цепи, показанной на рисунке, увеличили сопротивление R 1 , из-за чего ток I также увеличился. Когда это возможно?

  16. Трамвайная линия питается постоянным током, причем воздушный провод присоединен к положительному полюсу генератора, а рельсы - к отрицательному. Почему так, а не наоборот?
  17. Почему гальванический элемент с небольшой - порядка нескольких вольт - ЭДС может дать значительный ток, а электростатическая машина, ЭДС которой достигает десятков тысяч вольт, дает ток ничтожной силы?
  18. Микроопыт

    Вы можете самостоятельно изготовить простейший гальванический элемент по известному старинному рецепту. Разрежьте лимон острым ножом поперек, стараясь сохранить перепонки, разделяющие дольки. В каждую дольку воткните попеременно кусочки медной и цинковой проволочек, соедините их попарно по кругу и от двух крайних сделайте два вывода («полюса»). Как проверить работоспособность такого элемента?

    Любопытно, что…

    Вероятно, первыми гальваническими элементами были найденные при раскопках вблизи нынешнего Багдада керамические сосуды, закрытые асфальтовой пробкой с пропущенными через нее железным и медным стержнями. Удивительно, что эти «приборы» заработали и через пять тысяч лет, стоило лишь залить в сосуды морскую воду либо скисшее вино.

    Непосредственными предшественниками таких родоначальников электрохимии, как Гальвани и Вольта, были англичанин Пристли, первым применивший электрическую искру для получения азотной кислоты, итальянец Беккариа, схожим путем выделявший металлы из их окислов, и голландцы Дейман и Труствик, также искрой разлагавшие воду. А знаменитый Кавендиш в течение 53 дней непрерывно ставил опыты по воспламенению электрической искрой смеси кислорода и водорода, доказывая скептикам, что при их соединении получается... просто вода.

    Изобретатель химического источника электрического тока Вольта, как ни странно, не заинтересовался его применением в химии. Первенство в открытии такого важного явления, как электролиз, принадлежало двум английским любителям естествознания - литератору Никольсону и врачу Карлейлю - после первых же их опытов с вольтовой батареей в 1800 году.

    Чтобы ощутить «вкус электричества». Вольта поставил известный опыт: он прикладывал к середине языка золотую монету или серебряную ложку, а к кончику - оловянную пластинку и, соединяя их, чувствовал кисловатый привкус.

    Великий изобретатель Дэви, открывший некоторые новые химические элементы и веселящий газ, первым нашедший техническое приложение электролизу, придумавший безопасную рудничную лампу и предложивший способ защиты металлов от коррозии, самой большой своей заслугой считал открытие миру... Майкла Фарадея.

    Предшествуя современному определению ампера, базирующемуся на магнитном взаимодействии токов, долгое время международным стандартом единицы силы тока служил эталон, созданный на основе первого закона Фарадея для электролиза, выполняемого с большой точностью.

    Чем выше диэлектрическая проницаемость растворителя, тем больше степень диссоциации растворяемых в нем веществ. Поэтому, например, соляная кислота при растворении в воде дает электролит с высокой электропроводностью, а ее раствор в этиловом эфире, у которого проницаемость почти в 20 раз меньше, чем у воды, проводит электрический ток очень плохо.

    Исследования электролитов привели ученых к логическому выводу о дискретности электрического заряда. Так, ирландский физик Стоней, опираясь на законы Фарадея для электролиза, высказал идею о дискретности электричества, рассчитал величину заряда одновалентного иона и предложил для него термин «электрон».

    В конце XIX века аккумуляторные электромобили успешно соперничали с тогда еще несовершенными машинами с двигателями внутреннего сгорания. Но сегодня ситуация обратная - несмотря на огромные усилия, задача создания конкурентоспособного электромобиля еще не решена.

    В последние десятилетия традиционные химические источники тока стали активно вытесняться на рынке элементами с использованием лития, обладающими широким температурным диапазоном работоспособности и превосходной - порядка 10 лет и более - сохранностью заряда.

    Что читать в «Кванте» об электрохимии

    1. «Занимательный электролиз» - 1997, № 2, с. 40;
    2. - 1997, № 3, с. 35;
    3. «Эти блуждающие токи» - 1998, № 3, с. 45;
    4. «Горки, электрические токи и Кулон» - 1999, № 1, с. 31;
    5. «Как покупать и как эксплуатировать батарейки?» - 2000, № 2, с. 18;
    6. «Вольта, Эрстед, Фарадей» - 2000, № 5, с. 16;
    7. «Электрические цепи постоянного тока» - 2001, № 3, с. 53.

    Ответы

Мы видим, что представление об ионной проводимости действительно хорошо и просто объясняет явление электролиза. Откуда же берутся ионы внутри электролита, если до растворения молекулы растворенного вещества были в целом не заряжены? Возникают ли эти ионы под действием приложенного электрического поля или же они имеются внутри электролита с самого начала, еще до замыкания цепи?

Несложные опыты и рассуждения показывают, что разделение молекул на заряженные ионы не связано с наличием тока. Действительно, если бы молекулы разрывались внешним электрическим полем, то должна была бы существовать некоторая минимальная напряженность поля в электролите, необходимая для начала электролиза и зависящая от прочности молекул. Опыт же показывает, что это не так и что электролиз начинается при любом, сколь угодно малом поле. Это можно проверить, например, проводя электролиз медного купороса при медных электродах, когда нет искажающего влияния поляризации электродов (§ 77), какое бывает, например, при электролизе подкисленной воды. Подобного рода опыты показывают, что ионы возникают не под действием тока, а образуются в процессе растворения вещества. Образование ионов при растворении носит название электролитической диссоциации.

Растворение не всегда сопровождается диссоциацией на ионы, а поэтому и не все растворы проводят электрический ток. Следующий опыт наглядно показывает такое различие.

Соединим последовательно с электрической лампочкой сосуд, содержащий дистиллированную воду и два металлических электрода, и включим их в осветительную сеть. Лампочка светиться не будет, так как дистиллированная вода практически не является проводником: в ней растворено лишь ничтожное количество примесей, а сами молекулы воды почти недиссоциированы. Бросим теперь в воду щепотку сахара. Раствор по-прежнему будет оставаться непроводящим, значит, молекулы сахара при растворении не диссоциируют. Но если вместо сахара растворить в воде щепотку поваренной соли или несколько капель соляной кислоты, то лампочка начинает светиться (рис. 110): водный раствор соли проводит электричество, а следовательно, в нем происходит электролитическая диссоциация. Конечно, в этом опыте лампочка служит только индикатором тока и может быть заменена каким-нибудь измерительным прибором.

Рис. 110. Водный раствор кислоты или соли проводит электрический ток

Представление об электролитической диссоциации, сопровождающей растворение, ввел шведский физик и химик Сванте Аррениус (1859-1927). Аррениус следующим образом объяснил различие между, электролитами и неэлектролитами, равно как и то обстоятельство, что именно водные растворы особенно хорошо проводят электричество. К числу электролитов относятся вещества, молекулы которых построены из положительно и отрицательно заряженных атомов, сдерживаемых силами электрического взаимодействия. Однако сила взаимодействия между двумя зарядами в среде с диэлектрической проницаемостью , согласно формуле (36.4), уменьшается в раз. Поэтому в растворителе с большой диэлектрической проницаемостью (у воды ) силы, сдерживающие ионы в молекуле, значительно уменьшаются. Молекулы из таких слабо связанных ионов под действием непрерывных тепловых соударений «разбиваются» на заряженные части – ионы, т, е, испытывают электролитическую диссоциацию.

71.1. Почему вокруг электролита, например вокруг раствора поваренной соли, нет электрического поля и он представляется нам незаряженным, хотя внутри него имеются заряженные ионы?

71.2. Почему все разноименные ионы в электролите не собираются под действием взаимного притяжения в нейтральные молекулы? Что поддерживает все время ионизацию внутри электролита?

Ерюткин Евгений Сергеевич
учитель физики высшей квалификационной категории ГОУ СОШ №1360, г. Москва

Условие задачи: В процессе электролиза под действием тока плотностью 300 на электроде выделился слой меди толщиной 0,03 мм. В течении какого времени протекал этот электролиз?

Эта задача прежде всего на первый закон Фарадея. Его и запишем:

Отсюда выразим время, необходимо для такого электролиза:

Данное выражение не содержит величин из условия задачи, поэтому мы, конечно же, не можем его пока что использовать. Распишем неизвестные величины через известные. Начнем с массы:

Плотность меди табличная величина, которая равна 9. Объем же слоя меди можно выразить через его толщину и площадь:

Силу тока так же свяжем с его плотностью. Плотность тока определяется как:

Подставив все выражения в первый закон Фарадея:

Как мы видим, данное выражение не зависит от площади пластины:

Электрохимический эквивалент также является табличной величиной и для меди он равен 0,3.

Подставим численные:

Условие задачи: Зная электрохимический эквивалент серебра, определите электрохимический эквивалент золота.

Так как в условии не дано ни одного значения, нам, конечно же, понадобятся табличные значения некоторых величин. А именно: электрохимический эквивалент серебра (раз по условию он дан), валентности золота и серебра а также молярные массы золота и серебра:

Запишем теперь второй закон Фарадея, как для серебра, так и для золота:

Теперь разделим эти два уравнения одно на другое:

Отсюда электрохимический эквивалент золота равен:

Электрохимический эквивалент очень важный параметр вещества, и его нужно уметь определять, к примеру, при отсутствии табличных данных или же при необходимости их проверки.

Для проведения эксперимента нам необходимо создать экспериментальную установку, которая состоит из кюветы с раствором, источника тока, амперметра, реостата, ключа, часов, весов и нагревателя для обсушки электрода.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки

В результате действия полярных молекул воды на растворенные в ней молекулы образуются пары ионов, которые при замыкании ключа начинают движение к противоположным э��ектродам.

Рис. 2. Действие установки при замыкании ключа

Выставив на реостате необходимое нам сопротивление и отметив силу тока по амперметру (в течении всего опыта сила тока должна оставаться постоянной), мы должны начать отсчет времени с момента замыкания ключа. Через некоторое время размыкаем ключ и достаем из кюветы катод (именно на него оседали положительные ионы меди) после чего обсушиваем его, удаляя всю воду.

Имея в наличии все данные электрохимический эквивалент меди находиться исходя из первого закона Фарадея:

Условие задачи. Какое время понадобиться на электролиз воды, чтобы полученным водородом наполнить шар с подъемной силой 2 кН? Сила тока электролиза 200 А.

Начнем решение задачи с уравнения механики, а именно второго закона Ньютона. На шар, накачанный таким образом, действует сила Архимеда, сила тяжести, и он движется с каким-то ускорением вверх (раз у него есть подъемная сила). См. рис. 3.

Рис. 3.

Второй закон Ньютона для данного случая выглядит как:

Спроецировав его на ось OY, получим:

Левая часть выражения и является подъемной силой шара:

Сила Архимеда по определению:

Если представить, что в шаре вместо водорода воздух, то:

Значит, выражение для подъемной силы можно преобразовать как:

Теперь чтобы связать массы водорода и воздуха, запишем для обоих случаев уравнение Менделеева-Клайперона:

Так как и объем, и давление, и температура в обоих случаях совпадает разделим уравнения одно на другое:

Теперь выражение для подъемной силы можно записать:

Массу выделившегося водорода запишем из первого закона Фарадея.

Рекомендуем почитать

Наверх