Question

Під час електролізу, де електролітом був розчин сульфатної кислоти, за 40 хв виділилося 2 г водню. Визначте втрати потужності на нагрівання електроліту, якщо його опір становив 0,25 Ом.

Answer 1

Ответ:

Дано:

t=40 хв=40*60=2400 сек;

m=2 г;

R=0,25 Ом.

Знайти Р.

Р=(І^2)*R; m=k*I*t, звідси I=m/k*t; тоді: Р=((m/k*t)^2)*R=2/((0,01*10^-3*2400)^2)*0,25=1736,1 Вт~1736 Вт.

Объяснение:

k=0,01 мг/Кл=0,01*10^-3 г/Кл-електрохімічний еквівалент водню.

Answer 2

Для визначення втрат потужності на нагрівання електроліту під час електролізу, спершу розглянемо, як можна знайти потужність, витрачену на виділення водню під час електролізу.

1. Спочатку, визначимо кількість електроїдів (заряджених часток), які пройшли через електроліт. Якщо виділилося 2 г водню, то відомо, що маса молекули водню (H₂) становить близько 2 г/моль. Тобто, 2 г водню відповідають приблизно 1 молю водню. Оскільки водень в електролізі відокремлюється з молекули H₂, то кількість електроїдів дорівнює 1 моль молекул водню. Один моль електроїдів має заряд 1 Фарада (1 моль електроїдів еквівалентний заряду 1 моль катіонів).

2. Тепер ми можемо визначити кількість заряду, що пройшла через електроліт. Відомо, що Faraday's constant (F) становить приблизно 96485 Кулонів на моль.

   Q = n * F Q = 1 моль * 96485 Кулонів/моль Q = 96485 Кулонів

3. Далі, ми можемо визначити потужність, витрачену на електроліз, використовуючи наступну формулу:

   P = V * I

   Де P - потужність (ватт), V - напруга (вольт), I - сила струму (ампер).

   Відомо, що опір електроліту (R) становить 0,25 Ом, і за законом Ома, можна визначити силу струму:

   I = V / R

4. Для визначення потужності також потрібно знати час (t), в який електроліз відбувався. В даному випадку, час електролізу дорівнює 40 хвилин, що в переведеному в секунди вигляді становить:

   t = 40 хв * 60 сек/хв = 2400 сек

5. Тепер можемо обчислити силу струму:

   I = V / R I = V / 0,25 Ом I = 4 * V

6. Зараз ми можемо знайти потужність:

   P = V * I P = V * 4 * V P = 4 * V^2

7. Також відомо, що роботу струму протягом часу можна виразити через кількість заряду (Q):

   P = Q * V

   Отже,

   P = 96485 Кулонів * V

8. Ми також знаємо, що час електролізу дорівнює 2400 секунд:

   P = 96485 Кулонів * V / 2400 сек

9. Щоб визначити втрати потужності на нагрівання електроліту, ми можемо віднімати потужність, витрачену на електроліз, від загальної потужності. Потужність на нагрівання (P_нагр) буде дорівнювати:

   P_нагр = P_загальна - P_електролізу

   P_нагр = 96485 Кулонів * V / 2400 сек - 4 * V^2

10. Тепер ми можемо визначити значення V (напруги) з інших відомих параметрів. Нам потрібно знати напругу, яку використовували під час електролізу. Якщо вона не вказана, то ми не можемо обчислити втрати потужності на нагрівання електроліту.