В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
эквивалент серебра к= 11,18 кг/Кл, а его плотность р = 10,5-103 кг/м3.
13.254. За какое время при силе тока /= 1 А разложится и=1 г воды.
Электрохимический эквивалент водорода к = 10'8 кг/Кл.
13.255. При электролизе раствора серной кислоты за время т = 30 мин
выделилось т = 2-1 O'4 кг водорода. Определить максимальную силу тока,
протекающего через электролит, если ток нарастал по линейному закону, а
электрохимический эквивалент водорода к = 10'8 кг/Кл.
326
• Решение. Поскольку сила тока при электролизе не постояна, то по
закону Фарадея можно найти массу dm водорода, выделившегося за бесконечно
малое время dt, в течение которого ток можно считать постоянным:
dm = kldt, где сила тока в момент времени t равна
j ^max ~ /р /щах т т
Следовательно, за время т выделится масса водорода, равная
f /max " j /max т
m = *-----tdt = k---.
oJ * 2
Откуда получаем
/щах = 22,2 А.
• Ответ-. /тах = - " 22,2 А.
"т
13.256. В электролитической ванне с раствором медного купороса в
течение t = 1 мин ток менялся по закону / = 0,05-г. Какое количество меди
выделилось на катоде за это время? Электрохимический эквивалент меди
?=3,3-10'7 кг/Кл.
13.257. При никелировании изделия ток в течение первых tx = 15 мин
равномерно увеличивался от нуля до /тах = 5 А, затем в течение времени t2
= 1 час оставался постоянным и последние f3 = 15 мин равномерно
уменьшался до нуля. Определить массу выделившегося никеля.
Электрохимический эквивалент никеля к = 0,304 мг/Кл.
13.258. Сколько электроэнергии нужно затратить для получения из воды
V=2,5 л водорода при температуре Т = 298 К и давлении р = 105 Па, если
электролиз ведется при напряжении U= 5 В, а к.п.д. установки равен т| =
75%? Электрохимический эквивалент водорода к= 10'8 кг/Кл.
• Решение. К.п.д. любой установки равно отношению полезной работы А,
совершаемой ею за некоторый промежуток времени At, к потребляемой энергии
Q:
Если бы к.п.д. установки был равен единице, то на электродах выделилась
бы масса М водорода, пропорциональная количеству потребляемой энергии Q н
равная
М= kit.
Поскольку r| < 1, то на электродах выделится масса m водорода,
пропорциональная полезной работе установки. Следовательно, из пропорции
т__А_
М~ Q
с учетом выражения для к.п.д. находим
т = г\М, нли m = T]kIt. (1)
327
С фугой стороны, массу водорода можно выразить из уравнения Менделеева-
Клалейрона через параметры состояния газа:
"I,-SLbt ... Р v"
р ц ' R Т
Учитывая это, выражение (1) можно представить в виде
^-Последовательно, электролиз нужно проводить прн силе тока
т_ PV"
Т1 ktRT
и затратить энергию
Q = IUt=pV,v'U " 134 кДж.
* Т1 kRT
• Ответ-. 0 = Р " 134 кДж.
* г| АгЛ Г
13.259. Какое количество электричества нужно пропустить через
электролитическую ванну с подкисленной водой, чтобы получить V = 1 л
водорода при температуре t = 20°С и давлении р= 105 Па? Валентность
водорода п = 1.
13.260. При электролизе воды через ванну прошел заряд q = 103 Кл.
Определить температуру выделившегося кислорода, если в объеме V = 0,25 л
он создает давление р = 129 кПа. Валентность кислорода п = 2.
13.261. Медь выделяется из раствора CuS04 при напряжении U= 10 В.
Найти расход электроэнергии на т = 1 кг меди. Электрохимический
эквивалент меди к = 3,3-10'7 кг/Кл.
13.262. Какая мощность расходуется на нагревание раствора азотно-
кислого серебра, если за t = 6 ч из него выделяется в процессе
электролиза т = 120 г серебра. Сопротивление раствора R = 1,2 Ом,
электрохимический эквивалент серебра к = 1,12 мг/Кл.
13.263. Алюминий добывают из окиси А1203 с помощью элекролиза. Оценить
количество энергии, необходимой для получения из воды т = 1 т металла,
если к.п.д. установки, работающей при напряжении U = 6 В, равен т| = 70%.
Относительная атомная масса алюминия А = 27 а.е.м., валентность -и = 3.
13.264. При электролизе раствора серной кислоты за время (=50 мин
выделилось т = 3-1 O'4 кг водорода. Определить количество теплоты,
выделившейся при этом в электролите, если его сопротивление R = 0,4 Ом, а
электрохимический эквивалент водорода к = 10'8 кг/Кл.
§14. Магнетизм
Хорошо известно, что если поднести два магнита друг к другу, то между
ними появится сила; магниты будут либо притягивать друг друга, либо
отталкивать. Взаимодействие магнитов ощущается даже тогда, когда они не
соприкасаются. Любой магнит имеет два полюса - северный и южный. Если к
северному полюсу одного магнита поднести северный полюс другого, то
магниты будут отталкиваться; то же самое будет, если магниты сблизить
южными полюсами. Но если к северному полюсу одного магнита поднести южный
полюс другого, то между магнитами возникнет притяжение. Это напоминает
взаимодействие зарядов: одноименные полюса отталкиваются, а разноименные
притягиваются.
Многочисленные опыты, проводимые с токами, показали, что электрические
токи взаимодействуют друг с другом подобно магнитам.
1-2
?,-2
?2-1
Рис. 14.1 2
Рассмотрим два прямолинейных проводника, расположенных в одной плоскости
