Учебник - Трактат об электричестве и магнетизме Том 1 - Джеймс К.М. (1238775), страница 72

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 72)

Несколько элементов, расположенных последовательно, так что цинк первого элемента соединен металлом с медью второго и т. д., называется Вольтовой батареей. Электродвижущая сила такой батареи равна сумме электродвижущих сил составляющих ее элементов. Если батарею изолировать и сообщить ей как целому электрический заряд, то при этом потенциал медного конца всегда будет превышать потенциал цинкового конца на величину, равную электродвижущей силе батареи, каково бы ни было абсолютное значение этих потенциалов. Эле- 1Ов Часть 11.

Эле«трояиаемаги«а менты, входящие в батарею, могут очень сильно различаться по устройству, содержать различные химические вещества и различные металлы при условии, что химические реакции не идут, пока нет тока. 234. Рассмотрим теперь вольтову батарею, у которой концы изолированы друг от друга. Медный конец будет заряжен положительно или стеклообразно, а цинковый конец будет заряжен отрицательно или смолообразно. Соединим теперь два конца батареи проволокой. Возникнет электрический ток, который очень скоро достигнет постоянной величины. Его и называют Постоянным Током.

Свойства тока 235. Ток образует замкнутую цепь, протекая по проводам в направлении от меди к цинку, а через растворы внутри элемента — в направлении от цинка к меди. Если разорвать цепь, разрезав проволоку, соединяющую медь одного из элементов с цинком следующего элемента, ток прекратится, а потенциал того конца проволоки, который соединен с медью, будет превышать на постоянную величину потенциал того конца проволоки, который связан с цинком.

Эта постоянная величина равна полной электродвижущей силе в цепи. Электролит ическое действие люка 236. Пока цепь разомкнута, в элементах, составляющих батарею, не происходит никаких химических реакций. Но если цепь замкнута, то в каждом элементе Даниэля цинк уходит в раствор с цинка, а медь из раствора осаждается на меди. Количество сернокислого цинка увеличивается, а количество медного купороса уменьшается, если его непрерывно не добавлять. Количество растворенного цинка в каждом из элементов Даниэля, составляющих цепь, одинаково, как и количество осажденной меди, независимо от размера пластин в элементах. Если какой-нибудь из элементов отличается своим устройством, химическое действие в этом элементе находится в постоянном соотношении с химическим действием в элементе Даниэля. Пусть, например, один из элементов состоит из двух платиновых пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты.

Тогда на поверхности той пластины, через которую ток входит в жидкость (а именно пластины, соединенной с медью элемента Даниэля), будет выделяться кислород, а на поверхности той пластины, через которую ток покидает жидкость 1именно пластины, соединенной с цинком элемента Даниэля), будет выделяться водород. Объем водорода в точности равен удвоенному объему кислорода, выделившегося за то же время, а вес кислорода точно в восемь раз превышает вес водорода. Вес каждого вещества, растворенного, осажденного или разложенного в любом элементе цепи, равен определенной величине, называемой электрохимическим эквивалентом данного вещества, умноженной на силу тока и на время, в течение которого шел ток.

Эксперименты, в которых был установлен этот принцип, изложены в седьмой и восьмой сериях «Экспериментальных исследований» Фарадея. Исследование ка- Глава !. Зле«траве«имя «ок 293 жущпхся исключений из этого правила см. в книгах Миллера «Химическая физикал (МВ1ег'з «Сйет(са! Рйуз!сгл) и Видемаина «Гальванизм» (%1едешапп'з «ба(- иап(зтизв). 237.

Вещества, разлагаемые таким путем, называются Электролитами. Самый процесс называется Электролизом. Места, где ток входит в электролит и выходит из него, называются Электродами. Тот из нвх, через который ток входит, называется Анодом, а тот, через который ток покидает электролит, называется Катодом. Составляющие, на которые разлагается электролит, называются Ионами: ион, приходящий к аноду, называется Анион, а тот, который приходит к катоду, называется Катион. Из этих названий, которые, как я полагаю, придумал Фарадей с помощью д-ра Уивелла (««')зе««е!!), первые три, а именно электрод, электролиз и электролит, являются уже общепринятыми, а тот вид проводимости тока, в котором имеет место описанное разложение и перенос компонент, называется Электролитической Проводимостью.

Если однородный электролит помещен в трубку переменного сечения, а электроды размещены на ее концах, то обнаружено, что при прохождении тока анионы появляются у анода, а катионы — у катода, причем количества этих ионов электрохимически эквивалентны и таковы, что они в сумме эквивалентны определенному количеству электролита. В других частях трубки состав электролита остается неизменным независимо от того, велико или мало сечение трубки, остается оно постоянным или меняется.

Таким образом, количество электролиза в любом сечении трубки одинаково. Там, где сечение мало, процесс поэтому должен быть более интенсивным, чем там, где сечение велико; но полное количество ионов каждого сорта, которые проходят через любое поперечное сечение трубки в данный промежуток времени, есть величина неизменная для всех сечений.

Поэтому сила тока может быть измерена по количеству электролиза в данное время. Прибор, с помощью которого определяется количество продуктовэлектролиза, называется Вольтаметром. Измеренная таким способом сила тока имеет одно и то же значение для каждой части цепи, а полное количество продуктов электролиза, выделившихся в вольтметре за любой данный промежуток времени, пропорционально количеству электричества, прошедшему за то же самое время через любое сечение цепи. 238. Если ввести вольтаметр в какую-нибудь часть цепи, содержащей вольтову батарею, и разорвать цепь на каком-нибудь другом участке, то мы можем предположить, что процесс измерения тока происходит следующим образом.

Концы азорванной цепи обозначим через А и В, и пусть А будет анод, а  — катод. озьмем теперь изолированный шар и будем попеременно приводить его в соприкосновение то с А, то с В. За каждый переход шар будет переносить от А к В определенное измеримое количество электричества. Это количество электричества может быть измерено электрометром, или оно может быть вычислено как произведение электродвижущей силы в цепи на электростатическую емкость шара. Электричество, таким образом, доставляется от А к В на изолированном шаре с помощью процесса, который можно назвать Переносом.

При этом как в вольта- метре, так и в элементах батареи идет электролиз, и количество продуктов электролиза в каждом элементе можно сравнить с количеством электричества, перене«)енным с помощью изолированного шара, Количество вещества, выделившегося в 294 Часть 11. Эаектрокккематкка электролизе при прохождении единицы количества электричества, называется Электрохимическим эквивалентом этого вещества.

Если измерения проводить описанным способом, взяв шар обычных размеров и управляемую батарею, то эксперимент был бы крайне утомительным и хлопотливым, потому что для разложения заметного количества электролита нужно совершить огромное число переходов. Поэтому такой эксперимент следует рассматривать скорее как иллюстрацию, имея в виду, что в действительности измерения электрохимических эквивалентов проводятся иначе. И все же описанный эксперимент можно рассматривать как пояснение самого процесса электролиза.

Действительно, мы получим представление о процессе электролиза, если будем рассматривать электролитическую проводимость как вид переноса, при котором электрохимический эквивалент вещества аниона движется вместе с отрицательным электричеством в направлении анода, в то время как электрохимический эквивалент катиона движется вместе с положительным электричеством в направлении катода, причем полное количество переносимого электричества равно единице. Мы будем иметь представление о процессе электролиза, которое, насколько я знаю, не противоречит известным фактам, хотя из-за нашего незнания природы электричества и химических соединений оно может оказаться весьма несовершенным описанием того, что имеет место в действительности. Мознитное дейстпоие тока 239. Эрстед открыл, что магнит, помещенный вблизи от прямолинейного электрического тока, стремится стать под прямым углом к плоскости, проходящей через магнит и через ток (см.

п, 475). Если человек расположит свое тело по линии тока так, чтобы ток через провод, идущий от меди к цинку, тек бы от головы к ногам, и если человек повернется лицом к центру магнита, тогда тот конец магнита, который указывает на север, при наличии тока будет указывать в сторону правой руки человека. Мы обсудим природу и законы этого электромагнитного воздействия, когда дойдем до четвертой части этого трактата.

Характеристики

Список файлов книги