Mitte ainult eksam. Kvant
Erjutkin Jevgeni Sergejevitš
Kõrgeima kvalifikatsioonikategooria füüsikaõpetaja, Riiklik Õppeasutuse Keskkool nr 1360, Moskva
Ülesanne: Elektrolüüsi käigus voolu mõjul tihedusega 300 sadestus elektroodile 0,03 mm paksune vasekiht. Kui kaua see elektrolüüs kestis?
See ülesanne põhineb peamiselt Faraday esimesel seadusel. Paneme selle kirja:
Siin väljendame selliseks elektrolüüsiks kuluvat aega:
See avaldis ei sisalda probleemilause koguseid, seega ei saa me seda praegu muidugi kasutada. Kirjutame tundmatud kogused teadaolevate hulka. Alustame massist:
Vase tihedus on tabeli väärtus, mis võrdub 9. Vasekihi mahtu saab väljendada selle paksuse ja pindala kaudu:
Samuti seostame voolutugevuse selle tihedusega. Voolutihedus on määratletud järgmiselt:
Asendades kõik väljendid Faraday esimeses seaduses:
Nagu näeme, ei sõltu see väljend plaadi pindalast:
Elektrokeemiline ekvivalent on samuti tabeliväärtus ja vase puhul on see 0,3.
Asendame numbrid:
Ülesanne: Teades hõbeda elektrokeemilist ekvivalenti, määrake kulla elektrokeemiline ekvivalent.
Kuna tingimuses pole antud ühtki väärtust, vajame loomulikult mõne koguse tabeliväärtusi. Nimelt: hõbeda elektrokeemiline ekvivalent (kui see on antud tingimuse järgi), kulla ja hõbeda valents, samuti kulla ja hõbeda molaarmassid:
Paneme nüüd kirja Faraday teise seaduse nii hõbeda kui ka kulla kohta:
Nüüd jagame need kaks võrrandit üksteisega:
Seega on kulla elektrokeemiline ekvivalent:
Elektrokeemiline ekvivalent on aine väga oluline parameeter ja seda tuleb osata määrata näiteks tabeliandmete puudumisel või kui on vaja neid kontrollida.
Katse läbiviimiseks peame looma katseseadistuse, mis koosneb lahusega küvetist, vooluallikast, ampermeetrist, reostaadist, võtmest, kellast, kaalust ja elektroodi kuivatamiseks mõeldud küttekehast.
Riis. 1. Eksperimentaalse seadistuse skeem
Polaarsete veemolekulide toimel selles lahustunud molekulidele tekivad ioonide paarid, mis võtme sulgemisel hakkavad liikuma vastaselektroodide suunas.
Riis. 2. Paigaldustoimingud, kui võti on suletud
Olles määranud reostaadile vajaliku takistuse ja märkides voolutugevuse ampermeetril (voolutugevus peab kogu katse vältel püsima konstantsena), peame hakkama lugema aega võtme sulgemise hetkest. Mõne aja pärast avame võtme ja eemaldame küvetist katood (sellele sadestuvad positiivsed vase ioonid), pärast mida kuivatame selle, eemaldades kogu vee.
Kõigi andmete olemasolul võib Faraday esimese seaduse alusel leida vase elektrokeemilise ekvivalendi:
Ülesanne. Kui kaua kulub vee elektrolüüsimiseks, et täita 2 kN tõstejõuga balloon tekkiva vesinikuga? Elektrolüüsi vool on 200 A.
Alustame ülesande lahendamist mehaanika võrrandiga, nimelt Newtoni teise seadusega. Sel viisil täispuhutud kuulile mõjuvad Archimedese jõud ja gravitatsioonijõud ning see liigub ülespoole teatud kiirendusega (kuna sellel on tõstejõud). Vaata joon. 3.
Riis. 3.
Newtoni teine seadus sel juhul paistab nagu:
Projekteerides selle OY teljele, saame:
Avaldise vasak pool on kuuli tõstejõud:
Archimedese jõud definitsiooni järgi:
Kui kujutame ette, et vesiniku asemel on kuulis õhk, siis:
See tähendab, et tõstejõu avaldist saab teisendada järgmiselt:
Nüüd, vesiniku ja õhu masside seostamiseks kirjutagem mõlemal juhul Mendelejevi-Clayperoni võrrand:
Kuna ruumala, rõhk ja temperatuur on mõlemal juhul samad, jagame võrrandid ükshaaval:
Nüüd saab kirjutada tõstejõu avaldise:
Kirjutame vesiniku massi, mis vabaneb Faraday esimesest seadusest.
Näeme, et ioonjuhtivuse mõiste seletab tõesti hästi ja lihtsalt elektrolüüsi nähtust. Kust tulevad elektrolüüdis olevad ioonid, kui lahustunud aine molekulid olid enne lahustumist üldiselt laenguta? Kas need ioonid ilmuvad rakendatud elektrivälja mõjul või on need elektrolüüdis kohe alguses, isegi enne vooluringi sulgemist?
Lihtsad katsed ja põhjendused näitavad, et molekulide eraldumine laetud ioonideks ei ole seotud voolu olemasoluga. Tõepoolest, kui molekulid rebeneks väline elektriväli, siis peaks elektrolüüdis olema teatud minimaalne väljatugevus, mis on vajalik elektrolüüsi alustamiseks ja olenevalt molekulide tugevusest. Kogemused näitavad, et see pole nii ja elektrolüüs algab igas valdkonnas, olgu see nii väike. Seda saab kontrollida näiteks vasksulfaadi elektrolüüsiga vaskelektroodidega, kui puudub elektroodide polarisatsiooni moonutav mõju (§ 77), mis juhtub näiteks hapendatud vee elektrolüüsil. Sedalaadi katsed näitavad, et ioonid ei teki voolu mõjul, vaid tekivad aine lahustumisprotsessi käigus. Ioonide moodustumist lahustumisel nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks.
Lahustumisega ei kaasne alati dissotsieerumine ioonideks ja seetõttu ei juhi kõik lahused elektrivoolu. Järgmine katse näitab selgelt seda erinevust.
Ühendagem destilleeritud vett sisaldav anum ja kaks metallelektroodi järjestikku elektripirniga ning ühendame need valgustusvõrku. Lambipirn ei põle, kuna destilleeritud vesi praktiliselt ei ole juht: selles lahustub vaid tühine kogus lisandeid ja veemolekulid ise on peaaegu dissotsieerumata. Nüüd viskame vette näpuotsatäie suhkrut. Lahus jääb endiselt mittejuhtivaks, mis tähendab, et suhkru molekulid lahustumisel ei dissotsieeru. Kui aga suhkru asemel lahustada vees näpuotsatäis lauasoola või paar tilka soolhapet, hakkab pirn hõõguma (joon. 110): soola vesilahus juhib elektrit ja seetõttu toimub selles elektrolüütiline dissotsiatsioon. Loomulikult toimib selles katses lambipirn ainult voolu indikaatorina ja selle saab asendada mingisuguse mõõteseadmega.
Riis. 110. Happe või soola vesilahus juhib elektrivoolu
Lahustumisega kaasneva elektrolüütilise dissotsiatsiooni kontseptsiooni võttis kasutusele Rootsi füüsik ja keemik Svante Arrhenius (1859-1927). Arrhenius selgitas elektrolüütide ja mitteelektrolüütide erinevust järgmiselt, aga ka seda, et just vesilahused juhivad elektrit eriti hästi. Elektrolüütide hulka kuuluvad ained, mille molekulid on üles ehitatud positiivselt ja negatiivselt laetud aatomitest, mida piiravad elektrilise vastasmõju jõud. Kahe laengu vastasmõju dielektrilise konstandiga keskkonnas vastavalt valemile (36.4) aga väheneb teguri võrra. Seetõttu on kõrge dielektrilise konstandiga lahustis (vee lähedal) molekulis ioone piiravad jõud oluliselt vähenenud. Selliste nõrgalt seotud ioonide molekulid purunevad pidevate termiliste kokkupõrgete mõjul laetud osadeks - ioonideks, see tähendab, et nad kogevad elektrolüütilist dissotsiatsiooni.
71.1. Miks elektrolüüdi, näiteks lauasoola lahuse ümber puudub elektriväli ja see tundub meile laenguta, kuigi selle sees on laetud ioone?
71.2. Miks kõik erinevalt elektrolüüdi ioonid ei kogune mõjul vastastikune külgetõmme neutraalseteks molekulideks? Mis hoiab elektrolüüdis kogu aeg ionisatsiooni?
Süvenesin siin arhiivi ja leidsin kogumiku lisaküsimusi ülikooli sisseastujatele
:)
kõik, kes on huvitatud lõikest, palun
1. Kas valgustit on võimalik kustutada valgusega? Kui jah, siis kuidas?
1801. aastal katsetas Jung esimesena valguse interferentsi. Esiteks jagas ta päikesevalguse kaheks allikaks (läbis läbi 2 piluga ekraani) ja seejärel 2 laienevat valgusvoogu kattusid üksteisega ja segasid. Nähtav interferentsmuster oli heledate ja tumedate triipude vaheldumine. Heledad triibud tekivad seal, kus valguslained koonduvad samas faasis ja tumedad triibud seal, kus nad koonduvad vastasfaasides, s.t. Täheldatakse hämmastavat pilti – valgus kustub ise.
2. Kas puidu põletamine kiirgab elektromagnetlaineid? Ei põle puitu?
Elektromagnetlainetel on energia. Põlev puit - nähtav valgus, infrapunakiirgus.
3. Auto šassii moodustab suletud juhtiva ahela. Kas auto liikumisel tekib sellesse vool?
Kui auto ületab Maa magnetvälja jooni (magnetmeridiaanid), indutseeritakse selles vool. Kui see liigub mööda jõujooni, siis voolu ei teki.
4. Miks juhivad metalljuhid elektrit?
Metallide keemilised omadused tulenevad valentselektronide nõrgast ühendusest aatomite tuumadega: need moodustavad kergesti positiivseid ioone (vt vool metallides).
5. Miks on tuleohtlikud esemed mõnikord kaetud metallist maandatud võrguga?
Võrk on mõeldud kaitsma elektrivoolu ohtlike mõjude eest ja mõnel juhul kasutama maapinda voolujuhina või asümmeetrilise vibraatori (antenni) ühe haruna.
6. Miks kaarlahendus ei vaja kõrget ionisatsioonipinget, et voolu läbi gaasipilu juhtida?
Tänu kõrge temperatuur elektrikaares elektroodide vaheline õhk ioniseerub. Positiivselt laetud ioonide voog tormab katoodi poole ja elektronide voog anoodi poole. Elektroodi kiirgavate elektronide arv on väga suur isegi atmosfäärirõhul.
7. Miks tänavalt läbi aknaklaas Kas on raske näha, mis ruumis on?
Sest aknast läbiv valgus, st. takistus peegeldub, murdub ja osaliselt polariseerub, s.t. kiirte suhteline asend säilib.
8. Kas tuul mõjutab termomeetri näitu?
Kui see muutub, on see väga märkamatu, sest... Avatud vedeliku pind puudub ja aurustumist ei toimu. Erineb suuresti ainult märjal pirnil.
9. Millise ultraviolettkiirguse omaduse järgi on selle olemasolu kergesti tuvastatav?
Ultraviolettkiirtel on märkimisväärne biokeemiline toime. Näiteks valgustavad need kiired kangaid ja värve ning põhjustavad mitmete ainete luminestsentsi (külma kuma). Pimedas ruumis mõju all ultraviolettkiired nailon, tärklis, lubi sära.
10. Mille poolest isotoopide tuumad erinevad: ???
Isotoobid on elemendid, millel on samad keemilised omadused, kuid erinevad füüsikalised omadused. Isotoopsetes tuumades on sama arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid. Isotoobid hõivavad perioodilisustabelis 1 raku. Igal keemilisel elemendil on mitu isotoopi. Näiteks vesi võib olla kerge, raske ja üliraske.
11. Millal võib jää olla küttekeha?
Kui kuumutatud keha temperatuur on madalam (kuni – 273) jäätemperatuurist (0).
12. Kas valguskiir võib läbida erineva optilise tihedusega läbipaistvaid aineid ilma murdumiseta?
Jah: 1. valgus tuleb optiliselt tihedamast keskkonnast vähemtihedasse ja langeb nurga all >= piirnurk või murdub ainesse, millest see tuli – täielik sisepeegeldus. 2. Kui valguskiir on risti kahe kandja vahelise liidesega.
13. Kas spektri punase ja violetse osa lained jõuavad Päikese suhtes Maa atmosfääri piirini sama kiirusega? Kas nende kiirus on atmosfääris ja muus keskkonnas sama?
Sest valguse kiirus keskkonnas sõltub selle sagedusest ja spektri violetse osa sagedus on suurem, võib eeldada, et kiirused on veidi erinevad. Ja vaakumis tuleb sama 3*108.
14. Kuidas seletada Maa atmosfääri lendavate meteoriitide kuma?
Seda võib seletada hõõrdumisega Maa atmosfääriga, sest... kiirus on suur, nad kuumenevad.
15. Millist aatomi olekut nimetatakse ergastatud? Kas see on jätkusuutlik?
Ergastatud olekus paiknevad elektronid suuremal kaugusel kui ergastamata olekus. Energiatase on maksimaalne – ebastabiilne olek.
16. Kas Kuul on võimalik jälgida langevaid tähti?
Sellele küsimusele vastamiseks on vaja mõista, mida peetakse "lenduvaks täheks" - Maa atmosfääri lendavat kosmilist keha (meteoriiti). Kuid Kuul ei tundu olevat atmosfääri, mis tähendab, et langevaid tähti on võimatu jälgida.
17. Miks on Maa ümber sinine taevas ja Kuu ümber must.
See on tingitud atmosfääri puudumisest Kuul. Päikesest tulev valgus värvib Maa taeva siniseks murdumise, difraktsiooni ja peegelduse kaudu.
18. Miks me ei saa põletust, kui puudutame märja sõrmega kuuma triikrauda?
Sest triikrauda puudutades kasutatakse kuumutatud triikraua soojushulka meie sõrmede vee soojendamiseks ja aurustamiseks, kuid mõne aja pärast tunneme valu.
19. Milliseid lampe on parem paigaldada poodi, kus müüakse kangaid: hõõglambid või luminofoorlambid. Miks?
Parem kui luminofoorlambid: säästlikum ja kangaste valgus loomulikum.
20. Kas vesi keeb anumas hõljuvas klaasis, kus vesi keeb? Miks?
Vesi klaasis ei lähe keema, sest... energia läheb peamiselt vee soojendamiseks anumas ja aurustamiseks.
21. Suur osa Maa pinnast on kaetud veega. Miks sellest hoolimata ei ole atmosfäär veeauruga küllastunud?
Veeaur tõuseb, kondenseerub ja langeb sademetena – veeringe. Ja kuna atmosfäär kuumutatakse ebaühtlaselt, aitab see kaasa atmosfääri üldisele ringlusele.
22. Kas monokristall muudab oma kuju? Miks?
Monokristall - monokristall, millel on pidev kristallvõre. See muudab oma kuju tugevate välisjõudude mõjul.
23. Miks öeldakse, et välk võib leida maa alt maetud aardeid?
Äikesevälk käitub elektriväljas nagu juht. Positiivne laeng koguneb pilve alumistesse kihtidesse ja negatiivne laeng maapinnale. Ja sellepärast aare on metall, siis lööb välk sinna, kus on rohkem negatiivseid osakesi.
24. Kas soojushulka, mida külmik soojusmasinas edasi kannab, on võimalik kasutada kaugkütteks? Miks?
Kaugküte – soojusvarustus. Ilmselt võimalik, sest... kogu külmikust tulev soojus kandub keskkonda.
25. Lahtises anumas on vee keemistemperatuur madalam kui kinnises. Miks?
Vedelik hakkab keema temperatuuril, mille juures selle küllastunud auru rõhk on võrdne välisrõhuga. Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemistemperatuur, sest Kui välisrõhk suletud anumas on suurem, on keemistemperatuur kõrgem.
26. Milliseid deformatsioone tekivad hoonete seintel?
Kokkusurumine.
27. Kas ülijuhtivuse nähtust on võimalik jälgida pooljuhtides? Miks?
Ei, sest Ülijuhtivuse jaoks tuleb temperatuuri vähendada nii palju kui võimalik, kuid pooljuhtides suureneb sellise temperatuuri langusega takistus järsult.
28. Surugaasi vabastamisel silindrist kattub klapp kastega. Mis on protsess?
Kondensatsioon on gaasilisest olekust vedelasse olekusse ülemineku protsess.
29. Mis põhjustab elektronpaaride teket – auk pooljuhis?
Kuumuse ja valguse mõjul lõhuvad osa valentselektronid sidemeid, muutudes vabaks. Katkiste ühenduste asemele jääb täitmata vaba koht - auk. Lisandite valents< 4, то каждый атом примеси даёт 1 лишнее вакантное место. Между атомами осуществляется парноэлектронная связь.
30. Selgitage suitsu kadumist õhust (nähtust väljendavad sõnad "suits sulab õhus").
Difusioon
31. Miks pooljuhtidel töötavad seadmed äkiliste temperatuurimuutuste tingimustes ei sobi?
Sest pooljuhtides suureneb temperatuuri langedes takistus järsult, temperatuuri langedes aga järsult.
32. Miks näitab magnetnõel välja geograafilist asukohta?
Nõela otsas kergesti pöörlev magnetiseeritud nõel paikneb mööda magnetinduktsiooni jooni, mis väljuvad põhjapoolusest ja sisenevad lõunasse, sulgudes magneti sisse.
33. Mis tüüpi juhtivus on germaaniumil, kui sellele lisatakse väike kogus tsinki?
Domineerib auk või p-tüüpi juhtivus, sest Germaaniumi valents on 4 ja tsingil 2, iga lisandi aatom annab ühe täiendava vaba koha.
34. Kas klaasikildudega raadiotoru töötab kosmoses?
jah, sest Elektromagnetlaine võib levida vaakumis.
35. Miks on kõik gaasid normaaltingimustes neutraalsed?
Gaas saab juhiks ainult ionisaatori mõjul ja sisse normaalsetes tingimustes selles pole laetud osakesi.
36. Kas dissotsiatsiooni käigus võivad tekkida sama märgiga ioonid? Miks?
Ei, sest aatom saab dissotsiatsiooni käigus laguneda ainult vastandlikeks ioonideks, sest kokku on elektriliselt neutraalne.
37. Kas trafot on võimalik ühendada alalisvooluahelaga?
Ei, sest Ainult vahelduvvooluahelates saab pinget muuta kõige laiemas vahemikus ilma oluliste võimsuskadudeta.
38. Kui teed remonditakse, siis asfalt kuumeneb. Miks on kuumenenud asfaldi lõhna kaugelt tunda?
Temperatuuri tõustes suureneb kineetiline energia, mistõttu suureneb ka molekulide kiirus. Difusioon.
39. Magnet kukub läbi mähises oleva augu. Kas see liigub sama kiirendusega, kui pooli mähised on suletud ja avatud?
Ei, erinevatega. Mähise suletud mähises tekivad magneti langemisel pöörisvoolud. Lenzi reegli kohaselt takistab nende voolude magnetväli magnetil langemast. Pidurdusjõud suureneb kukkumise kiiruse kasvades. Magneti kiirendus väheneb järk-järgult ja lõpuks (kui mähis on piisavalt pikk) muutub magneti liikumine peaaegu ühtlaseks.
40. Miks väheneb elektrolüütide takistus temperatuuri tõustes?
Temperatuuri tõustes molekulis olevate ioonide vastastikmõju nõrgeneb ja takistus väheneb.
41. Kas Maal on võimalik kuulda Kuul toimuva vulkaanipurske heli?
Ei, sest Heli peab liikuma liiga kaugele, isegi kui see õnnestub, on selle sagedus liiga madal, et meie kuulmine seda kinni saaks. Selleks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid, mis suurendavad signaali - raadioteleskoope.
42. Miks ei ole elektrolüüdi ümber elektrivälja, kuigi selle sees on ioone.
Elektrivälja tekitavad ainult elektrilised statsionaarsed laengud.
43. Mis on lähedusest mööduva trammi raadiovastuvõtu häirimise põhjus?
Igasugune elektriline (elektromagnetiline) mõju raadiovastuvõtja ahelatele, mis ei ole seotud kasuliku signaaliga ja moonutab seda. Raadiovastuvõtul esineb häireid: kosmiline, atmosfääriline, tööstuslik, teistest raadiojaamadest, vastuvõtja sisemüra jne.
44. Kokkupuutuvad sama raadiusega laetud vask- ja teraskuulid. Kuidas nende tasud jaotatakse?
Sest laengute algebraline summa laengute jäävuse seaduse järgi on muutumatu, siis jaotub laeng ühtlaselt.
Kas olete elektrokeemiaga nii tuttav? // Kvant. - 2002. - nr 5. - Lk 32-33.
Erikokkuleppel ajakirja "Kvant" toimetuse ja toimetajatega
Kuna kehade sisemine struktuur selgub peamiselt keemia abil,
siis ilma selleta on nende sügavustele ligipääs raske, isegi võimatu
seega avalikustamisele tegelik põhjus elektrit.
Mihhail Lomonosov
...minu vanad ja uued avastused niinimetatud galvanismist...
heita uut valgust elektriteooriale;
avada uued teed keemiauuringuteks.
Alessandro Volta
Keemiline jõud... on otseselt võrdeline läbitud elektri absoluuthulgaga.
Michael Faroday
Füüsika mõjutab keemiat võib-olla rohkem kui ühtki teist teadust.
Richard Feynman
Ei, me ei muuda oma "Kaleidoskoobi" füüsilist orientatsiooni üldse. Vastupidi, me püüame näidata, kui kaugele ulatub füüsika „oma käed inimeste asjadesse”, sealhulgas keemiasse. Veelgi olulisem on rõhutada, kui viljakas on nende liit ja mõnikord isegi tihe läbipõimumine teaduste arengule ja kui palju kasulikke saavutusi see toob. Ja üks neist parimad näited võib olla elektrokeemia areng – valdkond, kus mõnikord on võimatu füüsikat keemiast eraldada. Pidage meeles näiteks, millistes tundides te koolis elektrolüüsi õpite.
Isegi elektrokeemia praktiliste saavutuste kokkuvõtlik loetelu selle enam kui kahesaja-aastase ajaloo jooksul on muljetavaldav.
See on püsivate patareide, akude ja erinevat tüüpi galvaaniliste elementide loomine, mida kasutatakse nüüd kõigis tehnikaharudes ja igapäevaelus. Kui oleks võimalik korraga sisse lülitada kõik need miljardid keemilised vooluallikad, mida tänapäeval Maal toodetakse, oleks nende võimsus võrreldav kõigi maailma elektrijaamade võimsusega.
See on värviliste metallide tootmine ja puhastamine elektrolüüsi teel, galvaniseerimise ja galvaniseerimise kasutuselevõtt, vee magestamise probleemi lahendamine ja elektrodialüüsi kasutamine uute ainete sünteesiks, seire keskkond keemiliste andurite kasutamine ja südamestimulaatorite implanteerimine...
Kuid hoolimata sellest, kui olulised on elektrokeemia rakendused, ei tohi me unustada tohutut teoreetilist rolli, mida selle ideed mängisid elektriõpetuse ja mateeria struktuuri väljatöötamisel. Just sellele juhime teie tähelepanu tänasel lühikesel elektrokeemia-ekskursioonil.
Küsimused ja ülesanded
- Kas elektrolüütides on vabu elektrone?
- Kas metall saab elektrolüüti sukeldades alati negatiivse laengu?
- Miks elektrolüüdi, näiteks lauasoola lahuse ümber puudub elektriväli, kuigi selle sees on laetud osakesed – ioonid?
- Nõrga lauasoola lahusesse kastetud elektroodidele rakendati pidev pinge. Kuidas muutub lahust läbiva voolu tugevus, kui sellele järk-järgult soola lisada?
- Miks võib veevaba väävelhapet hoida isegi raudanumates, kuid lahjendatud väävelhapet ainult klaasis?
- Kaks identset elektrolüütivanni on ühendatud järjestikku. Esimene neist sisaldab lahendust CuCl, teises - CuCl2. Milline vann toodab katoodil rohkem vaske?
- Kui kaua vasksulfaadi elektrolüüsi protsess jätkub, kui kasutatakse süsinikelektroode? vaskelektroodid?
- Elektrolüüdi koguvool on positiivsete ioonide voolu ja vastassuunas liikuvate negatiivsete ioonide voolu summa. Miks arvutatakse katoodil vabaneva aine kogus koguvoolu, mitte ainult positiivsete ioonide voolu järgi?
- Millisel juhul on elektrijuhtmetega tegelemine ohtlikum – kui käed on kuivad või märjad?
- Miks kasutatakse galvaniseerimisel ümberpööramist, st. voolu suuna muutmine?
- Vool voolab läbi aku. Võrrelge aku klemmide potentsiaalide erinevust selle emf-iga.
- Vana taskulambipatarei EMF-i mõõtmisel näitas voltmeeter nimiväärtusele lähedast väärtust, kuid sellelt patareilt ei põlenud pirn. Miks?
- Joonistage graafiliselt ligikaudne potentsiaalide jaotus piki suletud ahelat, mis on näidatud joonisel kui ε 1 > ε 2 ja r 1 < r 2 .
- Ühe aku vooluringis voolava voolu suurendamiseks ühendati sellega teine. Kuid nii neid akusid järjestikku kui paralleelselt ühendades saadi väiksem vool. Millisel juhul on see võimalik?
- Joonisel kujutatud ahelas on takistust suurendatud R 1, mille tõttu vool I samuti suurenenud. Millal see võimalik on?
- Trammiliini toiteallikaks on alalisvool, õhujuhe on ühendatud generaatori positiivse poolusega ja rööpad negatiivse poolusega. Miks on nii ja mitte vastupidi?
- Miks võib väikese – suurusjärgus mitmevoldise – emf-ga galvaaniline element tekitada märkimisväärse voolu, aga elektrostaatiline masin, mille emf ulatub kümnete tuhandete voltideni, tühise tugevusega voolu?
- “Meelelahutuslik elektrolüüs” - 1997, nr 2, lk. 40;
- - 1997, nr 3, lk. 35;
- “Need rändavad voolud” - 1998, nr 3, lk. 45;
- “Liumäed, elektrivoolud ja ripats” - 1999, nr 1, lk. 31;
- "Kuidas osta ja kuidas patareisid kasutada?" - 2000, nr 2, lk. 18;
- “Volta, Oersted, Faraday” – 2000, nr 5, lk. 16;
- "Alalisvoolu elektriahelad" - 2001, nr 3, lk. 53.
Mikrokogemus
Saate teha oma lihtsa galvaanilise elemendi, kasutades tuntud vana retsepti. Lõika sidrun terav nuga läbi, püüdes säilitada sagaraid eraldavaid membraane. Sisestage igasse viilu vaheldumisi vask- ja tsinktraatide tükid, ühendage need paarikaupa ringiks ja tehke kahest äärmisest kaks klemmi ("poolust"). Kuidas kontrollida sellise elemendi funktsionaalsust?
Huvitav on see, et...
Tõenäoliselt olid esimesed galvaanilised elemendid praeguse Bagdadi lähedalt väljakaevamistel leitud keraamilised anumad, mis suleti asfaltkorgiga, millest läbi lasti raud ja vaskvardad. On hämmastav, et need "seadmed" töötasid isegi viie tuhande aasta pärast, niipea kui anumatesse valati merevesi või hapu vein.
Selliste elektrokeemia rajajate nagu Galvani ja Volta vahetud eelkäijad olid inglane Priestley, kes kasutas esimesena lämmastikhappe tootmiseks elektrisädet, itaallane Beccaria, kes eraldas metallid nende oksiididest sarnasel viisil, ja hollandlane Deiman. ja Trustwick, kes samuti vett sädemega lagundas. Ja kuulus Cavendish tegi 53 päeva jooksul pidevalt katseid hapniku ja vesiniku segu süütamiseks elektrisädemega, tõestades skeptikutele, et nende kombineerimisel on tulemuseks... lihtsalt vesi.
Elektrivoolu keemilise allika Volta leiutaja, kummalisel kombel, ei olnud huvitatud selle kasutamisest keemias. Sellise olulise nähtuse nagu elektrolüüs avastamise ülimuslikkus kuulus kahele inglise loodusteaduste armastajale - kirjanik Nicholsonile ja arst Carlyle'ile - pärast nende esimesi katseid voltakuga 1800. aastal.
Et tunda "elektri maitset". Volta tegi tuntud katse: asetas kuldmündi või Hõbelusikas, ja tipuni - plekkplaat ja neid ühendades tundus hapukas maitse.
Suur leiutaja Davy, kes avastas mõned uued keemilised elemendid ja naerugaasi, leidis esimesena elektrolüüsile tehnilise rakenduse, leiutas ohutu kaevanduslambi ja pakkus välja viisi metallide korrosiooni eest kaitsmiseks. Tema suurimaks teeneks pidas maailm... Michael Faraday.
Eelnevalt voolude magnetilisel vastastikmõjul põhinevale ampri tänapäevasele definitsioonile oli pikka aega vooluühiku rahvusvaheliseks standardiks Faraday esimese suure täpsusega teostatud elektrolüüsi seaduse alusel loodud standard.
Mida kõrgem on lahusti dielektriline konstant, seda suurem on selles lahustunud ainete dissotsiatsiooniaste. Seetõttu tekib näiteks vesinikkloriidhappest vees lahustatuna suure elektrijuhtivusega elektrolüüt ja selle lahus etüüleetris, mille läbilaskvus on ligi 20 korda väiksem kui vee oma, juhib elektrivoolu väga halvasti.
Elektrolüütide uuringud on viinud teadlased diskreetsuse loogilise järelduseni elektrilaeng. Nii väljendas Iiri füüsik Stoney, tuginedes Faraday elektrolüüsiseadustele, idee elektri diskreetsusest, arvutas välja monovalentse iooni laengu suuruse ja pakkus selle jaoks välja mõiste "elektron".
19. sajandi lõpus konkureerisid aku-elektrisõidukid edukalt tollal veel ebatäiuslike sisepõlemismootoriga autodega. Kuid täna on olukord vastupidine – vaatamata tohututele pingutustele pole konkurentsivõimelise elektriauto loomise ülesannet veel lahendatud.
Viimastel aastakümnetel on traditsioonilisi keemilisi jõuallikaid hakatud turul aktiivselt asendama liitiumit kasutavate elementidega, millel on lai töötemperatuurivahemik ja suurepärane laengu säilivus - umbes 10 aastat või rohkem.
Mida lugeda Kvantist elektrokeemiast
Vastused
