Elektronáram folyadékokban
A vasvezetőben a szabad elektronok irányított mozgása révén elektronikus áram jelenik meg, és mindezzel együtt nem történik változás abban az anyagban, amelyből a vezető készül.
Az ilyen vezetőket, amelyekben az elektronáram áthaladását nem kísérik anyaguk kémiai változásai, nevezzük az első típusú karmesterek. Ezek közé tartozik az összes fém, a szén és számos más anyag.
De vannak a természetben olyan elektronikus áramvezetők is, amelyekben az áram áthaladása során kémiai jelenségek lépnek fel. Ezeket a vezetőket ún a második típusú karmesterek. Ide tartoznak elsősorban a savak, sók és lúgok különböző vízkeverékei.
Ha vizet öntünk egy üvegedénybe, és néhány csepp kénsavat (vagy más savat vagy lúgot) adunk hozzá, majd veszünk két vaslemezt, és a lemezeket az edénybe süllyesztve vezetékeket kötünk rájuk, és áramot csatlakoztatunk kapcsolón és ampermérőn keresztül áramlik a vezetékek másik végére, ekkor gáz szabadul fel az oldatból, miközben folyamatosan az áramkör zárásáig tart. a savanyított víz valóban vezető. Ezenkívül a lemezeket gázbuborékok kezdik borítani. Ezután ezek a buborékok leválik a tányérokról és kijönnek.
Amikor elektronáram halad át az oldaton, kémiai változások következnek be, aminek következtében gáz szabadul fel.
A második típusú vezetőket elektrolitoknak nevezzük, és azt a jelenséget, amely egy elektrolitban akkor fordul elő, amikor elektromos áram halad át rajta.
Az elektrolitba merített vaslemezeket elektródáknak nevezzük; az egyiket, amely az áramforrás pozitív pólusára csatlakozik, anódnak, a másikat, amely a negatív pólushoz kapcsolódik, a katód.
Mi az oka az elektronáram áthaladásának egy vizes vezetőben? Kiderült, hogy az ilyen keverékekben (elektrolitok) a savmolekulák (lúgok, sók) oldószer (jelen esetben víz) hatására két komponensre bomlanak, míg a molekula egyik része pozitív, a másik negatív elektrontöltésű.
A molekulák elektrontöltésű részecskéit ionoknak nevezzük. Amikor egy savat, sót vagy lúgot feloldunk vízben, hatalmas mennyiségű pozitív és negatív töltésű ion is megjelenik az oldatban.
Most már ki kell derülnie, hogy miért haladt át elektronikus áram a megoldáson, mert az áramforráshoz csatlakoztatott elektródák között potenciálkülönbség keletkezett, vagyis az egyik pozitív, a másik negatív töltésűnek bizonyult. Ennek a potenciálkülönbségnek a hatására a pozitív ionok a negatív elektród - a katód -, a negatív ionok pedig az anód felé kezdtek mozogni.
Így az ionok kaotikus mozgása negatív töltésű ionok rendezett ellenmozgásává vált az egyik, a pozitívoké pedig a másik irányba. Ez a töltésátviteli folyamat az elektronáram áramlását jelenti az elektroliton keresztül, és mindaddig megy végbe, amíg potenciálkülönbség van az elektródák között. A potenciálkülönbség megszűnésével az elektroliton áthaladó áram leáll, az ionok rendezett mozgása megzavarodik, ismét kaotikus mozgás lép fel.
Példaként tekintsük az elektrolízis jelenségét, amikor réz-szulfát CuSO4 oldatán elektronáramot vezetünk át, és rézelektródákat engedünk bele.
Az elektrolízis jelensége, amikor az áram áthalad egy réz-szulfát oldaton: C - edény elektrolittal, B - áramforrás, C - kapcsoló
Az ionok ellenirányú mozgása is lesz az elektródák felé. A pozitív ion a réz (Cu) ion, a negatív ion pedig a savmaradék (SO4) ion lesz. A rézionok a katóddal érintkezve kisütnek (a hiányzó elektronokat magukhoz kapcsolják), azaz tiszta réz semleges molekulákká alakulnak, és a legvékonyabb (molekuláris) réteg formájában lerakódnak a katódra.
Az anódot elérve a negatív ionok is kisülnek (többlet elektronokat adnak le). Ám mindezzel kémiai reakcióba lépnek az anód rézével, melynek eredményeként a savas SO4 maradékhoz réz Cu molekula kötődik, és megjelenik egy réz-szulfát CuS O4 molekula, amely visszakerül az elektrolit.
Mert ez a kémiai folyamat végbemegy hosszú idő, majd a katódra réz rakódik le, amely felszabadul az elektrolitból. Mindezzel az elektrolit a katódra került rézmolekulák helyett új rézmolekulákat kap a második elektród - az anód - feloldódása miatt.
Ugyanez a folyamat megy végbe, ha cinkelektródákat veszünk a réz helyett, és az elektrolit a cink-szulfát Zn SO4 oldata. A cink is átkerül az anódról a katódra.
Oly módon, különbség a fémekben lévő elektronikus áram és a vizes vezetők között az, hogy a fémekben az egyetlen töltéshordozó szabad elektronok, azaz negatív töltések, míg az elektrolitokban az elektromosságot ellentétes töltésű anyagrészecskék - ionokban mozgó ionok hordozzák fordított irányok. Ezért mondják Az elektrolitoknak ionos vezetőképességük van.
Az elektrolízis jelensége 1837-ben fedezte fel B. S. Jacobi, aki számtalan kísérletet végzett a kémiai áramforrások tanulmányozásával és javításával kapcsolatban. Jacobi megállapította, hogy az egyik réz-szulfát oldatba helyezett elektródát, amikor elektronáram halad át rajta, réz borítja.
Ezt a jelenséget az ún galvanizálás, jelenleg egy nagyon nagy gyakorlati használat. Ennek egyik példája a vastárgyak bevonása vékony más fémréteggel, azaz nikkelezés, aranyozás, ezüstözés stb.
A gázok (beleértve a levegőt is) normál körülmények között nem vezetnek elektronáramot. Például a felsővezetékek fedetlen, egymással párhuzamosan felfüggesztett vezetékeit levegőréteg választja el egymástól.
Ám a legmagasabb hőmérséklet, nagy potenciálkülönbség és egyéb körülmények hatására a gázok, mint a vizes vezetők, ionizálódnak, vagyis nagy mennyiségben jelennek meg bennük a gázmolekulák részecskéi, amelyek elektromosság hordozói lévén megkönnyítik a gázok áthaladását. elektronáram a gázon keresztül.
Ugyanakkor a gáz ionizációja eltér a vizes vezető ionizációjától. Ha a vízben egy molekula két töltött részre bomlik, akkor a gázokban az ionizáció hatására az elektronok mindig elválik minden molekulától, és egy ion a molekula pozitív töltésű része formájában marad.
Amint egy gáz ionizációja befejeződik, megszűnik vezetőképessége, míg a folyadék mindig az elektronáram vezetője marad. Az alábbiak szerint a gáz vezetőképessége átmeneti jelenség, amely a külső körülmények hatásától függ.
De van egy másik fajta váladék, az úgynevezett ívkisülés vagy csak egy elektronikus ív. Az elektronikus ív jelenségét a 19. század elején fedezte fel az első orosz villamosmérnök, V. V. Petrov.
V. V. Petrov számtalan kísérletet végezve azt találta, hogy 2 áramforráshoz csatlakoztatott szén között folyamatos elektronikus kisülés jelenik meg a levegőben, erős fény kíséretében. V. V. Petrov saját írásaiban azt írta, hogy mindezzel „a fekete béke elég erősen megvilágítható”. Így először kaptak elektronikus fényt, amelyet valójában egy másik orosz villamosmérnök, Pavel Nikolaevich Yablochkov használt.
A Yablochkov gyertyája, amelynek munkája az elektronikus ív használatán alapul, valódi forradalmat hozott az elektrotechnikában abban a napban.
Az ívkisülést napjainkban fényforrásként alkalmazzák, például keresőlámpákban és projektorokban. Az ívkisülés legmagasabb hőmérséklete lehetővé teszi, hogy ívkemence építésére használják. Jelenleg nagyon nagy áramerősséggel működő ívkemencéket számos iparágban alkalmaznak: acél, öntöttvas, vasötvözetek, bronz olvasztására stb. És 1882-ben N. N. Benardos először használt ívkisülést fém vágására és hegesztésére.
Gázcsövekben, fénycsövekben, feszültségstabilizátorokban, elektromos és ionsugarak előállítására, ún. izzó gázkisülés.
A szikrakisüléssel óriási potenciálkülönbségeket mérnek egy gömb alakú szikraköz segítségével, melynek elektródái két polírozott felületű vasgolyó. A golyókat elmozdítják egymástól, és mért potenciálkülönbséget alkalmaznak rájuk. Ezután a golyókat összehozzuk, amíg egy szikra nem ugrik közéjük. A golyók átmérőjének, a köztük lévő távolságnak, a levegő nyomásának, hőmérsékletének és páratartalmának ismeretében speciális táblázatok alapján találják meg a golyók közötti potenciálkülönbséget. Ily módon több százalékos pontossággal 10 ezer voltos nagyságrendű potenciálkülönbség is meghatározható.
Ez minden most. Nos, ha többet szeretnél megtudni, ajánlom figyelmedbe Misha Vanyushin CD-jét:
"Az elektromosságról kezdőknek videó formátumban DVD-n"
A szilárd anyagokhoz hasonlóan a folyadékok vezetők, félvezetők és dielektrikumok lehetnek. Ebben a leckében a folyadékvezetőkre fogunk összpontosítani. És nem az elektronikus vezetőképességű folyadékokról (olvadt fémek), hanem a második típusú folyékony vezetőkről (sók, savak, bázisok oldatai és olvadékai). Az ilyen vezetők vezetőképessége ionos.
Meghatározás. A második típusú vezetők azok a vezetők, amelyekben kémiai folyamatok mennek végbe, amikor áram folyik.
A folyadékok áramvezetési folyamatának jobb megértése érdekében a következő kísérlet mutatható be: Két, egy áramforráshoz csatlakoztatott elektródát vízfürdőbe helyeztünk, az áramkörben egy izzót vehetünk áramjelzőnek. Ha lezár egy ilyen áramkört, a lámpa nem ég, ami azt jelenti, hogy nincs áram, ami azt jelenti, hogy megszakad az áramkör, és maga a víz nem vezet áramot. De ha egy bizonyos mennyiségű sót tesz a fürdőszobába, és megismétli az áramkört, a lámpa kigyullad. Ez azt jelenti, hogy a szabad töltéshordozók, jelen esetben az ionok elkezdtek mozogni a fürdőben a katód és az anód között (1. ábra).
Rizs. 1. Tapasztalati séma
Az elektrolitok vezetőképessége
Honnan származnak az ingyenes költségek a második esetben? Amint azt az egyik előző leckében említettük, egyes dielektrikumok polárisak. A víznek ugyanazok a poláris molekulái vannak (2. ábra).
Rizs. 2. A vízmolekula polaritása
Amikor sót adunk a vízhez, a vízmolekulák úgy vannak orientálva, hogy negatív pólusaik a nátrium közelében, pozitív pólusaik a klór közelében legyenek. A töltések közötti kölcsönhatások eredményeként a vízmolekulák a sómolekulákat ellentétes ionpárokra bontják. A nátriumion pozitív, a klórion negatív töltésű (3. ábra). Ezek az ionok mozognak az elektródák között a hatása alatt elektromos mező.
Rizs. 3. A szabad ionok képződésének sémája
Amikor a nátriumionok megközelítik a katódot, az megkapja a hiányzó elektronjait, míg a kloridionok az anódhoz érve feladják a sajátjukat.
Elektrolízis
Mivel a folyadékokban az áram áramlása anyagátadással jár, ilyen árammal az elektrolízis folyamata megy végbe.
Meghatározás. Az elektrolízis redoxreakciókhoz kapcsolódó folyamat, amelynek során az elektródákon anyag szabadul fel.
Azokat az anyagokat, amelyek az ilyen hasadás eredményeként ionos vezetőképességet biztosítanak, elektrolitoknak nevezzük. Ezt a nevet Michael Faraday angol fizikus javasolta (4. ábra).
Az elektrolízis lehetővé teszi, hogy oldatokból kellően tiszta formában nyerjenek anyagokat, ezért ritka anyagok, például nátrium, kalcium ... tiszta formában történő kinyerésére használják. Ez az úgynevezett elektrolitikus kohászat.
Faraday törvényei
Az elektrolízisről szóló első művében 1833-ban Faraday bemutatta az elektrolízis két törvényét. Az elsőben az elektródákon felszabaduló anyag tömegéről volt szó:
Faraday első törvénye kimondja, hogy ez a tömeg arányos az elektroliton áthaladó töltéssel:
Itt az arányossági együttható szerepét a mennyiség - az elektrokémiai egyenérték - játssza. Ez egy táblázatos érték, amely minden elektrolitra egyedi, és ez az érték fő jellemzője. Az elektrokémiai egyenérték mérete:
Az elektrokémiai egyenérték fizikai jelentése az elektródán felszabaduló tömeg, amikor az 1 C-os elektromosság mennyisége áthalad az elektroliton.
Ha felidézi a képleteket az egyenáram témaköréből:
Ekkor Faraday első törvényét a következő formában ábrázolhatjuk:
Faraday második törvénye közvetlenül vonatkozik az elektrokémiai egyenérték mérésére más állandókon keresztül egy adott elektrolitra:
Itt: az elektrolit moláris tömege; - elemi töltés; - elektrolit vegyérték; Avogadro száma.
Az értéket az elektrolit kémiai egyenértékének nevezzük. Vagyis az elektrokémiai ekvivalens ismeretéhez elég ismerni a kémiai egyenértéket, a képlet többi komponense világállandó.
Faraday második törvénye alapján az első törvény a következőképpen ábrázolható:
Faraday ezeknek az ionoknak a terminológiáját az elektróda alapján javasolta, amelyhez mozognak. A pozitív ionokat kationoknak nevezzük, mert a negatív töltésű katód felé haladnak, a negatív töltéseket anionoknak nevezzük, ahogy az anód felé haladnak.
A víz fenti hatását, amellyel egy molekulát két ionra bont, elektrolitikus disszociációnak nevezzük.
Az olvadékok az oldatok mellett a második típusú vezetők is lehetnek. Ebben az esetben a szabad ionok jelenléte azáltal érhető el, hogy at magas hőmérsékletű nagyon aktív molekuláris mozgások, rezgések indulnak meg, aminek következtében a molekulák ionokká bomlanak.
Az elektrolízis gyakorlati alkalmazása
Az elektrolízis első gyakorlati alkalmazását Jacobi orosz tudós 1838-ban alkalmazta. Elektrolízis segítségével a Szent Izsák-székesegyház figuráiról alkotott benyomást. Az elektrolízisnek ezt az alkalmazását galvanizálásnak nevezik. Egy másik alkalmazási terület a galvanizálás - egyik fém fedése egy másikkal (krómozás, nikkelezés, aranyozás stb., 5. ábra)
- Fatyf.narod.ru ().
- ChemiK ().
- Ens.tpu.ru ().
Házi feladat
- Mik azok az elektrolitok?
- Mi a két alapvető különböző típusok folyadékok, amelyekben elektromos áram folyhat?
- Melyek a szabad töltéshordozók kialakulásának lehetséges mechanizmusai?
- *Miért arányos az elektródán felszabaduló tömeg a töltéssel?
« Fizika – 10. évfolyam
Melyek az elektromos áram hordozói vákuumban?
Mi a mozgásuk természete?
Folyadékok, pl szilárd testek, lehetnek dielektrikumok, vezetők és félvezetők. A dielektrikumok közé tartozik a desztillált víz, a vezetők - az elektrolitok oldatai és olvadékai: savak, lúgok és sók. A folyékony félvezetők az olvadt szelén, a szulfidolvadékok stb.
elektrolitikus disszociáció.
Amikor az elektrolitok feloldódnak a poláris vízmolekulák elektromos mezőjének hatására, az elektrolitmolekulák ionokra bomlanak.
A molekulák ionokra bomlását a poláris vízmolekulák elektromos mezeje hatására ún. elektrolitikus disszociáció.
A disszociáció mértéke- az ionokká bomlott molekulák aránya az oldott anyagban.
A disszociáció mértéke függ a hőmérséklettől, az oldat koncentrációjától és az oldószer elektromos tulajdonságaitól.
A hőmérséklet emelkedésével nő a disszociáció mértéke, és ennek következtében nő a pozitív és negatív töltésű ionok koncentrációja.
A különböző előjelű ionok találkozásukkor ismét semleges molekulákká egyesülhetnek.
Állandó körülmények között az oldatban olyan dinamikus egyensúly jön létre, amelynél a másodpercenként ionokká bomló molekulák száma megegyezik azon ionpárok számával, amelyek egyidejűleg semleges molekulákká alakulnak át.
Ionvezetés.
A vizes oldatokban vagy elektrolitolvadékokban lévő töltéshordozók pozitív és negatív töltésű ionok.
Ha egy elektrolitoldatot tartalmazó edényt egy elektromos áramkörbe foglalnak, akkor a negatív ionok a pozitív elektród - az anód, a pozitív - a negatív katód felé kezdenek mozogni. Ennek eredményeként elektromos áram fog átfolyni az áramkörön.
Vezetőképesség vizes oldatok vagy elektrolitok olvadékát, amelyet ionok hajtanak végre, az ún ionvezetőképesség.
Elektrolízis. Az ionos vezetőképességnél az áram áthaladása az anyag átadásával jár. Az elektródákon elektrolitokat alkotó anyagok szabadulnak fel. Az anódnál a negatív töltésű ionok adják át extra elektronjaikat (a kémiában ezt ún. oxidatív reakció), a katódon pedig a pozitív ionok fogadják a hiányzó elektronokat (redukciós reakció).
A folyadékok elektromos vezetőképességgel is rendelkezhetnek. Ilyen vezetőképességgel rendelkeznek például a folyékony fémek.
Az anyag elektródán történő felszabadulási folyamatát, amely redoxreakciókkal jár együtt, ún elektrolízis.
Mi határozza meg egy adott idő alatt felszabaduló anyag tömegét? Nyilvánvaló, hogy a felszabaduló anyag m tömege egyenlő egy ion m 0i tömegének szorzatával azon ionok N i számával, amelyek a Δt idő alatt elérték az elektródát:
m = m 0i N i. (16.3)
Az m 0i ion tömege:
ahol M az anyag moláris (vagy atom) tömege, N A pedig az Avogadro-állandó, vagyis az ionok száma egy mólban.
Az elektródát elérő ionok száma a
ahol Δq = IΔt az elektroliton áthaladó töltés a Δt idő alatt; q 0i az ion töltése, amelyet az atom n vegyértéke határoz meg: q 0i \u003d ne (e az elemi töltés). A molekulák disszociációja során például a KBr, amely egyértékű atomokból áll (n = 1), K + és Br - ionok jelennek meg. A réz-szulfát molekulák disszociációja kétszeres töltésű Cu 2+ és SO 2- 4 ionok megjelenéséhez vezet (n = 2). A (16.4) és (16.5) kifejezéseket behelyettesítve a (16.3) képletbe, és figyelembe véve, hogy Δq = IΔt, a q 0i = ne, kapjuk
Faraday törvénye.
Jelöljük k-val az anyag m tömege és az elektroliton áthaladó Δq = IΔt töltés közötti arányossági együtthatót:
ahol F \u003d eN A = 9,65 10 4 C / mol - Faraday állandó.
A k együttható az anyag természetétől függ (M és n értékei). A (16.6) képlet szerint megvan
m = kIΔt. (16,8)
Faraday elektrolízis törvénye:
Az elektródán felszabaduló anyag tömege a Δt idő alatt. az elektromos áram áthaladása során arányos az áramerősséggel és az idővel.
Ezt az elméletileg kapott állítást először Faraday állapította meg kísérletileg.
A (16.8) képletben szereplő k értéket nevezzük elektrokémiai ekvivalens adott anyag és kifejezve kilogramm medálonként(kg/C).
A (16.8) képletből látható, hogy a k együttható numerikus tömegével egyenlő az 1 C-nak megfelelő töltés ionok általi átvitele során az elektródákon felszabaduló anyag.
Az elektrokémiai megfelelőjének egyszerű fizikai jelentése. Mivel M / N A \u003d m 0i és en \u003d q 0i, akkor a (16.7) képlet szerint k \u003d rn 0i / q 0i, azaz k az ion tömegének és töltésének aránya.
Az m és Δq értékeinek mérésével meghatározható a különböző anyagok elektrokémiai ekvivalense.
Tapasztalattal ellenőrizheti Faraday törvényének érvényességét. Szereljük össze a (16.25) ábrán látható telepítést. Mindhárom elektrolitfürdő ugyanabban az elektrolitoldatban van megtöltve, de a rajtuk áthaladó áramok eltérőek. Jelöljük az I1, I2, I3 átmenő áramok erősségét. Ekkor I 1 = I 2 + I 3 . A különböző fürdőkben az elektródákra felszabaduló anyagok m 1, m 2, m 3 tömegének mérésével meggyőződhetünk arról, hogy azok arányosak a megfelelő I 1, I 2, I 3 áramokkal.
Az elektrontöltés meghatározása.
Az elektródán felszabaduló anyag tömegére vonatkozó (16.6) képlet használható az elektron töltésének meghatározására. Ebből a képletből az következik, hogy az elektron töltési modulusa egyenlő:
Ismerve a felszabaduló anyag m tömegét az IΔt töltés áthaladása során, moláris tömeg M, n atom vegyértéke és Avogadro állandó N A, az elektron töltési modulusának értéke. Kiderül, hogy egyenlő e = 1,6 10 -19 C.
Ily módon kapták meg először 1874-ben az elemi elektromos töltés értékét.
Az elektrolízis alkalmazása. Az elektrolízist széles körben használják a mérnöki munkákban különféle célokra. Elektrolitikusan fedje be az egyik fém felületét egy másik fém vékony rétegével ( nikkelezés, krómozás, aranyozás stb.). Ez a tartós bevonat megvédi a felületet a korróziótól. Ha az elektrolitikus bevonat jó lehámlása biztosított arról a felületről, amelyre a fémet lerakják (ezt például grafit felületre történő felhordásával érik el), akkor a domborzati felületről másolat készíthető.
A lehúzható bevonatok előállításának folyamata - elektrotípia- fejlesztette ki B. S. Jacobi (1801-1874) orosz tudós, aki 1836-ban ezt a módszert alkalmazta a szentpétervári Szent Izsák-székesegyház üreges figuráinak elkészítésére.
Korábban a nyomdaiparban mátrixokból (egy készlet lenyomata műanyagra) nyerték a domborműves felületről készült másolatokat (sztereotípiák), amihez a mátrixokra vastag vas- vagy más anyagréteg került. Ez lehetővé tette a készlet megfelelő példányszámú reprodukálását.
Az elektrolízis eltávolítja a szennyeződéseket a fémekből. Így az ércből nyert nyers rezet vastag lemezek formájában öntik, amelyeket aztán anódként fürdőbe helyeznek. Az elektrolízis során az anódréz feloldódik, az értékes és ritka fémeket tartalmazó szennyeződések lehullanak az aljára, a tiszta réz pedig a katódon ülepedik.
Az alumíniumot olvadt bauxitból elektrolízissel nyerik. Ez volt az alumínium beszerzési módszere, amely olcsóvá és a vas mellett a legelterjedtebbé tette a technikában és a mindennapi életben.
Az elektrolízis segítségével elektronikus áramköri lapokat kapnak, amelyek minden elektronikai termék alapjául szolgálnak. A dielektrikumra vékony rézlemezt ragasztanak, amelyre speciális festékkel komplex mintázatú összekötő vezetékeket visznek fel. Ezután a lemezt elektrolitba helyezik, ahol a rézréteg festékkel nem borított részeit bemarják. Ezt követően a festéket lemossák, és a mikroáramkör részletei megjelennek a táblán.
Mindenki ismeri az elektromos áram fogalmát. Ezt töltött részecskék irányított mozgásaként ábrázolják. Az ilyen mozgás a különböző környezetekben alapvető különbségeket rejt magában. E jelenség alapvető példájaként elképzelhető az elektromos áram áramlása és terjedése folyadékokban. Az ilyen jelenségeket különböző tulajdonságok jellemzik, és jelentősen eltérnek a töltött részecskék rendezett mozgásától, amely normál körülmények között, nem különféle folyadékok hatására megy végbe.
1. kép Elektromosság folyadékokban. Author24 - hallgatói dolgozatok online cseréje
Elektromos áram képződése folyadékokban
Annak ellenére, hogy az elektromos áram vezetési folyamatát fémeszközök (vezetők) végzik, a folyadékok árama a töltött ionok mozgásától függ, amelyek valamilyen meghatározott okból ilyen atomokat és molekulákat szereztek vagy veszítettek el. Az ilyen mozgás mutatója egy bizonyos anyag tulajdonságainak megváltozása, ahol az ionok áthaladnak. Így az elektromos áram alapvető definíciójára kell támaszkodni, hogy a különféle folyadékokban kialakuló áram sajátos fogalmát kialakítsuk. Megállapítást nyert, hogy a negatív töltésű ionok bomlása pozitív értékekkel járul hozzá az áramforrás tartományába való mozgáshoz. Az ilyen folyamatokban a pozitív töltésű ionok az ellenkező irányba mozognak - negatív áramforráshoz.
A folyadékvezetők három fő típusra oszthatók:
- félvezetők;
- dielektrikumok;
- karmesterek.
1. definíció
Az elektrolitikus disszociáció egy bizonyos oldat molekuláinak negatív és pozitív töltésű ionokra történő bomlásának folyamata.
Megállapítható, hogy a folyadékokban elektromos áram keletkezhet az összetétel változása után és kémiai tulajdonság használt folyadékok. Ez teljesen ellentmond az elektromos áram más módon történő terjedésének elméletének, ha hagyományos fémvezetőt használunk.
Faraday kísérletei és az elektrolízis
A folyadékokban az elektromos áram áramlása a töltött ionok mozgásának eredménye. A folyadékokban az elektromos áram megjelenésével és terjedésével kapcsolatos problémák a híres tudós Michael Faraday tanulmányához vezettek. Számos gyakorlati tanulmány segítségével sikerült bizonyítékot találnia arra, hogy az elektrolízis során felszabaduló anyag tömege függ az idő és az elektromosság mennyiségétől. Ebben az esetben fontos az az idő, amely alatt a kísérleteket elvégezték.
A tudósnak azt is sikerült kiderítenie, hogy az elektrolízis folyamatában, amikor egy bizonyos mennyiségű anyag felszabadul, ugyanannyi elektromos töltésre van szükség. Ezt a mennyiséget pontosan megállapították és állandó értékben rögzítették, amit Faraday-számnak neveztek.
Folyadékokban az elektromos áram terjedési feltételei eltérőek. Kölcsönhatásba lép a vízmolekulákkal. Jelentősen gátolják az ionok minden mozgását, ami a hagyományos fémvezetővel végzett kísérletekben nem volt megfigyelhető. Ebből következik, hogy az elektrolitikus reakciók során keletkező áram nem lesz olyan nagy. Az oldat hőmérsékletének növekedésével azonban a vezetőképesség fokozatosan növekszik. Ez azt jelenti, hogy az elektromos áram feszültsége nő. Az elektrolízis során is megfigyelték, hogy egy bizonyos molekula negatív vagy pozitív iontöltésekké bomlási valószínűsége nő a egy nagy szám a felhasznált anyag vagy oldószer molekulái. Ha az oldat egy bizonyos normát meghaladó ionokkal telítődik, fordított folyamat megy végbe. Az oldat vezetőképessége ismét csökkenni kezd.
Jelenleg az elektrolízis folyamat a tudomány számos területén és területén, valamint a termelésben talált alkalmazást. Az ipari vállalkozások fémgyártásban vagy -feldolgozásban használják. Az elektrokémiai reakciók a következőkben vesznek részt:
- só elektrolízis;
- galvanizálás;
- felületi polírozás;
- egyéb redox folyamatok.
Elektromos áram vákuumban és folyadékokban
Az elektromos áram terjedése folyadékokban és más közegekben meglehetősen összetett folyamat, amelynek saját jellemzői, jellemzői és tulajdonságai vannak. Az a tény, hogy az ilyen közegekben a testekben teljesen nincsenek töltések, ezért ezeket általában dielektrikumoknak nevezik. A kutatás fő célja az volt, hogy olyan feltételeket teremtsenek, amelyek között az atomok és molekulák mozgásba lendülhetnek, és megindult az elektromos áram előállítási folyamata. Ehhez speciális mechanizmusokat vagy eszközöket szokás használni. Az ilyen moduláris eszközök fő eleme fémlemezek formájában lévő vezetők.
Az áram fő paramétereinek meghatározásához ismert elméleteket és képleteket kell használni. A leggyakoribb az Ohm-törvény. Univerzális amperkarakterisztikaként működik, ahol az áram-feszültség függés elve érvényesül. Emlékezzünk vissza, hogy a feszültséget amper egységekben mérik.
A vízzel és sóval végzett kísérletekhez sós vízzel edényt kell készíteni. Ez gyakorlatias és vizuálisan mutatja be azokat a folyamatokat, amelyek akkor mennek végbe, amikor folyadékokban elektromos áram keletkezik. Ezenkívül a telepítésnek téglalap alakú elektródákat és tápegységeket kell tartalmaznia. A kísérletek teljes körű előkészítéséhez amperes telepítés szükséges. Segíti az energiát a tápegységtől az elektródákig vezetni.
A fémlemezek vezetőként működnek. A felhasznált folyadékba mártják, majd rákapcsolják a feszültséget. A részecskék mozgása azonnal megindul. Véletlenszerűen fut. Amikor mágneses mező a vezetők között a részecskemozgás összes folyamata rendezett.
Az ionok elkezdenek töltést váltani és egyesülni. Így a katódokból anódok, az anódok pedig katódokká válnak. Ebben a folyamatban számos más fontos tényezőt is figyelembe kell venni:
- disszociációs szint;
- hőfok;
- elektromos ellenállás;
- váltakozó vagy egyenáram használata.
A kísérlet végén sóréteg képződik a lemezeken.