Главная страница
Финансы
Экономика
Математика
Начальные классы
Биология
Информатика
Дошкольное образование
Медицина
Сельское хозяйство
Ветеринария
Воспитательная работа
История
Вычислительная техника
Логика
Этика
Философия
Религия
Физика
Русский язык и литература
Социология
Политология
Языкознание
Языки
Юриспруденция
Право
Другое
Иностранные языки
образование
Доп
Технология
Строительство
Физкультура
Энергетика
Промышленность
Автоматика
Электротехника
Классному руководителю
Связь
Химия
География
Логопедия
Геология
Искусство
Культура
ИЗО, МХК
Экология
Школьному психологу
Обществознание
Директору, завучу
Казахский язык и лит
ОБЖ
Социальному педагогу
Языки народов РФ
Музыка
Механика
Украинский язык
Астрономия
Психология

Лаб_практ_ТЭХ1. Определение выхода по току


Скачать 4.18 Mb.
НазваниеОпределение выхода по току
АнкорЛаб_практ_ТЭХ1.doc
Дата12.06.2018
Размер4.18 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаЛаб_практ_ТЭХ1.doc
ТипДокументы
#18395
страница3 из 3
1   2   3
(5) или по уравнению 4,5

(6)

где величина - температурный коэффициент ЭДС гальванического.

Влияние температуры на ЭДС и электродные потенциалы может быть установлено путем анализа основного уравнения термодинамической теории ЭДС после дифференцирования по температуре:

(7),

где q - тепловой эффект обратимо протекающей реакции в гальваническом элементе; S - энтропия реакции.

Величина может быть приближенно определена по формуле:

(8)

где Е1 и Е2 - значение ЭДС элемента соответственно при температурах Т1 и Т2.

При этом равенство (8) тем точнее, чем меньше отличаются между собой Т1 и Т2, так как зависимость Е=f(T) только в узком интервале температур близка к линейной. Зная величину Е, Т нетрудно определить по уравнению (8). Вычислить теплоту реакции зная Qp и измерив можно определить величину максимальной работы и ЭДС элемента.

  1. Если 0, то 0,239zFEQp, т.е. часть тепла при работе элемента выделяется в окружающую среду и элемент находясь в адиабатических условиях нагревается. К таким элементам относится рассмотренный элемент Якоби-Даниеля, для которого тепловой эффект равен 231,07 кДж/моль, а совершенная электрическая работа только 211,18 кДж/моль.

  2. Если 0, то 0,239zFEQp, т.е. электрическая работа в таком элементе получается не только в результате теплового эффекта реакции, но и вследствие теплоты окружающей среды, и элемент в процессе работы, будучи помещены в адиабатические условия, охлаждается. К таким элементам относится элемент Бугарского, для которого Qp=-15,53 кДж/моль; -G=-15,78 кДж/моль.

  3. Если =0, то Qp=0, то Qp=0

ЭДС не будет измеряться с изменением температуры. Таким образом источником электрической энергии в гальваническом элементе является энергия, освобождающаяся в результате прохождения в элементе токообразующих химических процессов, и в некоторых случаях теплота окружающей среды.

Методика измерения ЭДС гальванического элемента.

ЭДС гальванического элемента - термодинамическая величина, ее необходимо измерить в условиях отсутствия тока, т.к. в противном случае в исследуемой системе происходит необратимые электрохимические процессы и поляризация электродов, т.е. изменение электродных потенциалов вследствие изменений концентраций промежуточных продуктов, а также концентраций исходных веществ и конечных продуктов электродной реакции.

Измерить ЭДС гальванического элемента можно методом компенсации потенциала или непосредственно.

При использовании метода компенсации внешним источником напряжения (потенциостатом) (1) рис.4, подбирается напряжение равное по величине ЭДС исследуемой системы.

В этом случае ток, проходящий через гальванический элемент равен нулю, что подтверждается показаниями высокочувствительного ноль-гальванометра. Для того, чтобы вначале измерения (когда на потенциостате выставлено произвольное значение потенциала) ток, проходящий через исследуемую систему не привел бы к выше упомянутым необратимым процессам, последовательно с ноль-гальванометром (2) включают, ограничивающий резистор (4).

Непосредственно ЭДС гальванического элемента можно измерить высокоомным вольтметром, входное сопротивление которого не менее 109-1-12 Ом.

Например, рН метр. В данном случае ток, проходящий через исследуемый элемент не превысит 10-9А. При столь малых значениях тока, доля электрохимических процессов и степень поляризации электродов ничтожно мала или можно пренебречь.

Практическая часть.

Задача исследования - измерение температурного коэффициента электродных потенциалов в гальваническом элементе.

Приборы и материалы: установка для измерения ЭДС с точностью 0,1 мВ (катодный вольтметр или компаратор), термостат, исследуемый элемент.

Изучаемые элементы приготавливают непосредственно перед опытом.

  1. Элемент Якоби-Даниеля. Для приготовления элемента берут два стаканчика, один из которых заполняется раствором CuSO4, другой - раствором ZnSO4. Электродами служат медная и цинковая пластины.

Стакан соединяют между собой электролитическим ключом, заполненным насыщенным раствором KCl.

  1. Элемент Бугарского. Представляет собой следующую электрохимическую систему:

Hg/Hg2Cl2, 0,01vKCl//0,01 v KOH, Hg2O/Hg

Hg2Cl2+2KOH=Hg2O+2KCl+2KCl+H2O-Qp

Эта реакция эндотермическая, следовательно она не может быть токообразующей. Данный элемент забирает тепло из окружающей среды не только для получения электрической энергии, но и для протекания в нем химической реакции. Элемент составляют из двух полуэлементов сантинормального каломельного:

Hg/Hg2Cl2, 0,01мCl

0,01м закиснортутного: Hg/Hg2O, 0,01м KOH.

Промежуточным раствором служит 1н раствор KNO3, которым заполняется электролитический ключ.

Работа сводится к определению ЭДС изучаемых элементов при нескольких заданных температурах. Для этого приготовленный элемент помещают в термостат и выдерживают при заданной температуре 25-30 минут. Измеряют ЭДС при различных, отличающихся друг от друга на 5-70 температурах, в интервале 20-500С.

Используя измеренные величины ЭДС, подсчитывают температурный коэффициент Е/Т, пользуясь уравнением (3), (6) определяют максимальную работу и тепловой эффект токообразующей реакции. Результаты свести в таблицу (1).

Таблица 1.



t0C

Т

Е

Е/Т

A=zFE, Дж

A=0,239zFE, кал

Qp, кал


























По полученным результатам строят кривую ЭДС от температуры.
1   2   3
написать администратору сайта