Telegram Group & Telegram Channel
#физика

Мы применяем для питания разнообразных устройств гальванические элементы, привычно называя их батарейками, и не задумываемся, как они вырабатывают электричество. Чтобы объяснить принципы их работы, обратимся к электрохимии.

Самые простые реакции происходят в элементе Даниэля, который состоит из кюветы, разделённой пористой перегородкой. В одну половину кюветы залит раствор медного купороса CuSO4 и опущен медный электрод, а в другую — раствор цинкового купороса ZnSO4 с цинковым электродом.

С поверхности цинкового электрода в раствор уходят положительно заряженные ионы цинка Zn(2+), электрод заряжается отрицательно, притягивает ионы цинка, и на его поверхности формируется двойной электрический слой. При этом потенциал электрода становится меньше потенциала раствора. А на поверхности медного электрода идёт обратный процесс — там оседают положительно заряженные ионы меди Cu(2+), они притягивают отрицательно заряженные ионы SO4(2-), и также формируется двойной электрический слой. Электрод заряжается положительно, и его потенциал превышает потенциала раствора.

Вольтметр показывает, что потенциал медного катода выше потенциала цинкового анода на 1,03 В. Сравнивая пары металлов, химики выстроили их в электрохимический ряд напряжений, который помогает определить направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Опустим в раствор медного купороса цинковую полоску. Сначала она покрывается восстановленной медью, а через некоторое время цинк полностью растворяется, и на дно стакана выпадают медные «лохмотья». С точки зрения электрохимии в этой реакции атом цинка отдаёт два электрона и превращается в ион цинка Zn(2+), а ион меди Cu(2+) принимает эти два электрона и превращается в нейтральный атом меди. Зная тепловой выход реакции, мы рассчитали энергию, полученную каждым электроном, и соответствующая разность потенциалов оказалась равной 1,1 В — очень близко к измеренным 1,03 В. В ячейке Даниэля эти реакции идут в каждой половине отдельно, а электроны переносятся от анода к катоду по замыкающему их проводнику.

Мы соединили последовательно четыре цинково-медных элемента с раствором обычной поваренной соли и с помощью такой батареи едва смогли зажечь крошечный красный светодиод. Батарея выдаёт около 3 В, но на светодиоде падает всего 1,7 В, и по цепи течёт ток меньше 1 миллиампера. Электротехник скажет, что внутреннее сопротивление батареи слишком велико, а физика здесь интересует, что происходит с носителями заряда в растворе.

Проще всего разобраться с работой элемента Даниэля: когда по цепи течёт ток, окрестность цинкового анода заряжается положительно за счёт избытка ионов цинка Zn(2+), а окрестность медного катода — отрицательно за счёт избытка ионов SO4(2-), так что внутри ячейки электрическое поле направлено от анода к катоду. В результате ионы SO4(2-) движутся от катода к аноду, а ионы цинка и меди — от анода к катоду. Скорости движения ионов малы, расстояние между электродами велико, поэтому перенос заряда происходит медленно, и именно этим ограничивается сила тока в цепи.

Чтобы увеличить ток, надо уменьшить расстояние между электродами, и мы вслед за Алессандро Вольта собрали «вольтов столб» из цинково-медных элементов с тонкими картонными прокладками и с его помощью смогли зажечь мощный синий светодиод!

Смотрите наш ролик «Электрохимия гальванических элементов» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Электрохимия гальванических элементов» на удобной платформе.

[Поддержите нас]



group-telegram.com/getaclass_channel/866
Create:
Last Update:

#физика

Мы применяем для питания разнообразных устройств гальванические элементы, привычно называя их батарейками, и не задумываемся, как они вырабатывают электричество. Чтобы объяснить принципы их работы, обратимся к электрохимии.

Самые простые реакции происходят в элементе Даниэля, который состоит из кюветы, разделённой пористой перегородкой. В одну половину кюветы залит раствор медного купороса CuSO4 и опущен медный электрод, а в другую — раствор цинкового купороса ZnSO4 с цинковым электродом.

С поверхности цинкового электрода в раствор уходят положительно заряженные ионы цинка Zn(2+), электрод заряжается отрицательно, притягивает ионы цинка, и на его поверхности формируется двойной электрический слой. При этом потенциал электрода становится меньше потенциала раствора. А на поверхности медного электрода идёт обратный процесс — там оседают положительно заряженные ионы меди Cu(2+), они притягивают отрицательно заряженные ионы SO4(2-), и также формируется двойной электрический слой. Электрод заряжается положительно, и его потенциал превышает потенциала раствора.

Вольтметр показывает, что потенциал медного катода выше потенциала цинкового анода на 1,03 В. Сравнивая пары металлов, химики выстроили их в электрохимический ряд напряжений, который помогает определить направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Опустим в раствор медного купороса цинковую полоску. Сначала она покрывается восстановленной медью, а через некоторое время цинк полностью растворяется, и на дно стакана выпадают медные «лохмотья». С точки зрения электрохимии в этой реакции атом цинка отдаёт два электрона и превращается в ион цинка Zn(2+), а ион меди Cu(2+) принимает эти два электрона и превращается в нейтральный атом меди. Зная тепловой выход реакции, мы рассчитали энергию, полученную каждым электроном, и соответствующая разность потенциалов оказалась равной 1,1 В — очень близко к измеренным 1,03 В. В ячейке Даниэля эти реакции идут в каждой половине отдельно, а электроны переносятся от анода к катоду по замыкающему их проводнику.

Мы соединили последовательно четыре цинково-медных элемента с раствором обычной поваренной соли и с помощью такой батареи едва смогли зажечь крошечный красный светодиод. Батарея выдаёт около 3 В, но на светодиоде падает всего 1,7 В, и по цепи течёт ток меньше 1 миллиампера. Электротехник скажет, что внутреннее сопротивление батареи слишком велико, а физика здесь интересует, что происходит с носителями заряда в растворе.

Проще всего разобраться с работой элемента Даниэля: когда по цепи течёт ток, окрестность цинкового анода заряжается положительно за счёт избытка ионов цинка Zn(2+), а окрестность медного катода — отрицательно за счёт избытка ионов SO4(2-), так что внутри ячейки электрическое поле направлено от анода к катоду. В результате ионы SO4(2-) движутся от катода к аноду, а ионы цинка и меди — от анода к катоду. Скорости движения ионов малы, расстояние между электродами велико, поэтому перенос заряда происходит медленно, и именно этим ограничивается сила тока в цепи.

Чтобы увеличить ток, надо уменьшить расстояние между электродами, и мы вслед за Алессандро Вольта собрали «вольтов столб» из цинково-медных элементов с тонкими картонными прокладками и с его помощью смогли зажечь мощный синий светодиод!

Смотрите наш ролик «Электрохимия гальванических элементов» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Электрохимия гальванических элементов» на удобной платформе.

[Поддержите нас]

BY GetAClass - физика и здравый смысл




Share with your friend now:
group-telegram.com/getaclass_channel/866

View MORE
Open in Telegram


Telegram | DID YOU KNOW?

Date: |

'Wild West' Markets continued to grapple with the economic and corporate earnings implications relating to the Russia-Ukraine conflict. “We have a ton of uncertainty right now,” said Stephanie Link, chief investment strategist and portfolio manager at Hightower Advisors. “We’re dealing with a war, we’re dealing with inflation. We don’t know what it means to earnings.” DFR Lab sent the image through Microsoft Azure's Face Verification program and found that it was "highly unlikely" that the person in the second photo was the same as the first woman. The fact-checker Logically AI also found the claim to be false. The woman, Olena Kurilo, was also captured in a video after the airstrike and shown to have the injuries. Lastly, the web previews of t.me links have been given a new look, adding chat backgrounds and design elements from the fully-features Telegram Web client. Also in the latest update is the ability for users to create a unique @username from the Settings page, providing others with an easy way to contact them via Search or their t.me/username link without sharing their phone number.
from us


Telegram GetAClass - физика и здравый смысл
FROM American