1611143553-a5dfe0cd78607269d954ff04820322e4 (825013), страница 53
Текст из файла (страница 53)
При работе с чувствительными приборами это обстоятельство становится существенным. Рис. 447. Рис. 448. 498. На рис. 448 точка А изображает потенциал положительного (медного) электрода, а точка П вЂ” отрицательного (цинкового). В растворе 2п80, цинковый электрод заряжается отрицательно в результате выделения положительных ионов 2п, а медный в раствореСп$0з заряжается положительно за счег поступающих на него положлтельрых ионов Сп. Потенциал электролита изображен линией ВС. АВ=~з, и СО=~э изображают скачки потенциала на границах электрод — электролит. Э.
д. с., равная разности потенциалов на концах разомкнутого элемента, равна ~г=~', +Ю"э.. 499. Соответствующие распределения потенпиала изображены на рис. 449, а, б, в, г. ,) 1 Гт+8з гг+ге УЛА=Ул-Ул =~э,— 1~~= — (~г~ — 1гз)= ) О. 47 гэ — Юз. гх+г, б) ! = Ф.»)г», Улл = О. Потенциалы проводников, соединяющих злементы, одинаковы, но ток не равен нулю. э) 1=~» ~», Улл=~» — )г»=Фо»+!г;=~» ' г) 1=0, Ул»=Ф»»=Ф». Разность потенциалов между проводниками существует, но ток не идет. 8 Вг В г) Рис. 449.
500. На каждый моль прореагировазших в элементе веществ выделяется энергия ЮГ=445.!О» — 235 10»=21 ° 1О'Дж. За счет этой энергии электрический ток совершает работу А = мФ"-, где юо-э.д.с. элемента, а Я вЂ колич»от перенесенного электричества. Так как медь н цинк двухвалентны, заряды нх ионов по величине равны удвоенному заряду электрона. Один моль вещества содержит 6,02 10»з атомов. Следовательно, 1) =2.1,6 10-'» 6,02 1Озз Кл.
О да Ф== и )1)'ш 1,05 В. 501. Отношение сил токов, текущих через влеыснты, !»(!»=г»)г„ так как э.д.с. элементов одинаковы. По закону Фарадея массы растворившегося цинка пропорциональны токам: т»)и =! !! =г !г ж 1,625, 502. Каждый атом цинка, переходя в раствор ввиде нона 2п+'+, отдает во внешнюю цепь два электрона, несущие заряд 4=2е= = — 3,2 1О-»' Кл. В то же время ионы меди Сп++ осаждаются на медной пластине в виде нейтральных атомов, вследствие чего концентрация раствора Сп30» падает. Для поддержания постоянной концентрации необходимо непрерывно .
растворять кристаллы СцЮ» 5Н»О в количестве, компенсирующем уход ионов Сп++ н 80»-- из раствора. По условиям задачи через элемент прошел заряд 0 =2880 Кл. Это соответствует переходу в раствор и= Я/4=9 1Оы атомов цинка, что составляет около 0,98 г цинка. Соответственно из раствора выделится столько же атомов меди (около 0,95 г), и для восстановления концентрации раствора Си30а придется растворить 3,73 г кристаллов медного купороса. 503. При растворении цинка положительные ионы 2п++ переходят в раствор, а освободившиеся электроны по проволоке переходят на графитовый слой и нейтрализуют положительные ионы меди в растворе СНБО,. Поэтому графит покрывается слоем меди.
Явление может быть использовано для гальванопласгики. 504. Изменение э.д.с. батареи зависит от соотношения между размерами электродов и размерами сосуда. Если два средних электрода почти равны по размерам сечению сосуда, э.д.с. батареи изменится незначительно. Если электроды невелики, э.д.с. уменьшится приблизительно в два раза.
505. С каждой из половин угольногостержня цинковый стержень образует замкнутый гальванический элемент. Внешним сопротивле- нием элемента служит сопротивление .Г Г половины угольного стержня, сопротивление цинкового стержня и контакта цинк †уго (см. эквивалентную схему на рис. 450).
Кдз Когда цинковый стержень стоит гг— вертикально, токи гьн ге в обеих половинах угольного стержня равны и вольтметр покажет нуль. Если стер)7углу жень наклонить, то внутреннее .сопро- тивление одного из элементов умень)г шнтся, а другого — увеличится. Токи 1, и 1 яе будут равны друг другу, н между концами угольного стержня Рнс. 4:О. возникнет разность потенциалов, которую н покажет вольтметр. 506.
Таг( как г (( )т, то поле внутри сферы практически .отсутствует и тока на внутреннюю поверхность сферы нет. Следовательно, масса выделившейся меди А 4я)7з)Т т= — — гл 1,86г, и где А/л — электрохимический вквивалент, меди, а г — число Фарадея. 507. Дело в том, что при электролизе происходит поляризация электродов и каждая ванна приобретает э.д.с., направленную против тока, идущего от конденсатора. Вследствие этого конденсатор не может разрядиться целиком. Чем больше мы возьмем ванн, тей больше суммарная э.д,с. поляризации и,следовательно, тем больший заряд останется иа конденсаторе. Энергия гремучего газа будет всегда меньше энергии заряженного конденсатора.
508. При электролизе воды электроды поляризуются и возникает э.д.с. поляризации ~я, направленная прогнав.д.с. батареи. Поэтому электролиз идет лишь в том случае, когда э.д.с. батареи больше ~з~. При прохождении через влектролит заряда (4 батарея совершает работу против эд.с, поляризации; А=0- 14. За счет втой работы 319 проясходит разложение воды с образованием гремучего газа. На основании занона сохранения энергии химическая энергия гремучего газа йт, выделившегося при прохождении заряда (), равна е~~рЯ.
гласно закону Фарадея выделение одного грамма водорода на катоде сопровождается прохождением количества электричества О = — Г=йб 500 К . А Следовательно, Ф-р — — бган = 1,5В. Э.д.с. батареи должна превышать 1,5 В. 500. Определенная концентрация ионов есть результат динамического равновесия: количество ионов, возникзющих вследствие элекгролитической диссоцяацин; равно убыличисла ионов вследствие обратного процесса в рекомбинации (ионы противоположных знаков„ столкнувшись,могут образовать нейтральную.
молекулу). Вблизи электродов концентрация ионов падает, и это равновесие нарушается. Число ионов, возникших вследствие диссоциации, больше числа рекомбннировзвшнх ионов. Именно этот процесс поставляет ионы а электролит. Процесс происходит вблизи электродов. Внутри электролита динамическое равновесие не нарушается. 510. За секунду к катоду прибывает и па нем выделяется лес+5 положительных ионов (5 — площадь катода). Одновременно удаляется л о 8 отрицательных ионов. В процессе уходв отрицательных ионов дянвмяческое равновесие между нейтральными молекулами электролита и попами, яа которые они распадаются, нарушается (см. задачу 509).
Вновь возникает ж и 5 отрицательных и столько гке поло. жительных ионов. Положительные ионы выделяются также на катоде, и в результате количество положительных ионов, выделившихся нв катоде в секунду, будет равно полному току. 5А!. Наибольший теоретически возможный коэффициент полезного действия термобатареи Т,— Т, Ч = — ='— а Т, где Я вЂ” количество тепла, поглощаемое в лдиницу времени горячими спаями, о — протекающий в единицу времени по цепи заряд, Т, н Т,— абсолютные температуры синев. По закону Фарадея масса выделившейся за секунду на катоде меди т= — —. Подставляя значение д А д и г" ' вз первого уравнения, имеем т = — г з ш 1,7.10-4 г.
А() Т вЂ” Т пг"Ф. Т, 512. Разность потенциалов между шарикаМи должна равняться Д. Следовательно, дбг,— вз(ге= ю", где дг и дз — заРЯды шзРнков. Согласно закону сохранения заряда ох+се=0. Отсюда д,= — дз= = —.Ф.г,г ~(г,+гз). По законУ КУлона 1 Ф"згз гзз Р= —, ' з ш44!0"эН, 4пеэ )1з (гх+ге)з ЗН 616.
В результате перемещения пластин величина зарнда на конденсаторе увеличится на 5!7=().— () =8еьЗ(!)б — !7дт). При этом батарея совершит работу А=854)=8' З(!74,— !)б). Электростатическая энергия конденсатора увеличится на 8), 8Е, 8..57 ! Лйг= йгз — йг, 2 2- 2 При сближении пластин была совершена механическая работа Ам На основании закона сохранения энергии А = Ад+Ь)Р, Следовательйо, А =А — Л(Р= — е ~ — — — ) 8ъ,з~ ! 1 — б,).
За счет работы батареи произошло увеличение электростатической энергии конденсатора и была совершена механическая работа А,. 514. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по замкнутому ионтуру равна нулю. Поэтому 8,— (7,+8,— и,=о. Заряды на ионденсаторах одинаковы, ибо сумма зарядов, находящихся кзк на верхнем, так и на нижнем проводниках, равна нулю.
Следовательно. д =С,(л =Сз()з. Отсюда У,= — з(8,+8з)= !7,5 !О В, 1+ 3 (7з= — г(8г+8,)=7,5 !Оз В. 516. Не изменятся. При попеременном заземлении пластин будут происходить те же процессы, что и при отсутствии батареи. Единственное различие в том, что разность потенциалов между пластинами все время поддерживается постоянной. 516. Если ток течет в направлении, ука+ ванном на рис. 45! (аккумулятор разряжа— Ч ется), то У=8 — !гг. Если же ток течет в г противоположном направлении (аккумулятор заряжается). то )г=8+И .(с!(.
ответ к задаче 499, в). 5!7. Внутреннее сопротинление гальванического элемента невелико, а электростатической машины †громад. Это — сопротивление изоляторов(десятки и сотни миллионов ом). 616. Для двух элементов 8+8з г,+га+!7 ' где 8 и г — э.д.с. и внутреннее сопротивление элементов, 77 †внешнее сопротивление. Для одного элемента (например, первого) 1 — 1 8 г1+В ' По условию задачи 1 < 1„т. е. 8+81 < 81 г1+ге+Д г1+)г Отсюда необходимо, чтобы 81 8 — < — ° ГЗ )Г+ Г1 5(9.
На основании закона Ома 1 (2г — +р+В) =8, 2г(! — — ) В 1е 2г — +р+ =8. 2г (! — — )+В !ар=8 где ! †расстоян от батареи до места повреждения, а р †внутреннее сопротивление батареи. Из данной системы уравнений находим В= — — — ~ 8 8 1„1, =4 ш 5Ом. Значение В= ! Ом должно быть отброшено, так как при этом получается, что место повреждения удалено от батареи на 5,9км. Действительно, при )г=! Ом 58 — 1,(.р — 11(.В =5,9 км. 2111 Искомое сопротивление )! = 7 Ом.
520. На участке А8,В !'л — !'В = 8з — 111 з. где 11=(81+81)1(г1+гз+К), г1 и г,— внутренние сопротивления элементов. Согласно условию задачи потенциал точки А ниже потенциала точки В. Поэтому из=У — Ул ) О. Лля другой схемы и =У — Ул=(8.+1") где 1,=(8,— 81)1(г1+гз+В). Решая данную систему уравнений, находим и =28'8'+и'( ' ')=+(,йбв. 3 3!3 52!. В данном случае потенциал точки А прн замкнутом кшоче выше потенциала точка В, так как при разомкнутом влюче УВ ) Ул. Поэтому ~'з — 1,тз=(/» Остальные уравнения имеют тот же вид, что и при решейий задачи 520. Следовательно, (/,=2ю"'ю'' (/'(ю'' ю'') ш+ Пбу В. 8 +8з 522. Предполагая (произвольно), что токи направлены так, как указано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
