Какое напряжение в электролите должно быть, чтобы заполнить объем 1 л в электролизной ванне с выделяемым кислородом

Предмет вопроса: Расчет напряжения в электролите

Разъяснение: Чтобы решить задачу, нам понадобятся следующие формулы:

1. Закон Фарадея: Q = nF, где Q - количество переданного заряда, n - количество молей реактанта, F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль).

2. Работа тока: W = VQ, где W - электроэнергия (965000 Дж), V - напряжение, Q - количество переданного заряда.

3. Коэффициент полезного действия: η = (Wполезная / Wпотребленная) * 100.

Нам дана электроэнергия (W) и коэффициент полезного действия (η). Мы должны найти напряжение (V).

Сначала найдем количество молей кислорода (n) при помощи мольной массы и массы кислорода:
n = масса кислорода / мольная масса кислорода = 965000 Дж / (0.032 кг/моль) = 30156250 моль.

Затем найдем количество переданного заряда:
Q = nF = 30156250 моль * 96500 Кл/моль = 2902343750 Кл (Кулон).

Подставим известные значения в формулу работы тока и решим ее относительно напряжения V:
W = VQ → V = W / Q = 965000 Дж / 2902343750 Кл ≈ 0.333 В (вольт).

Таким образом, напряжение в электролите должно быть около 0.333 В.

Дополнительный материал: При электролизе в электролитической ванне объемом 1 л с выделяемым кислородом под давлением 200 кПа и при температуре 300 К, чтобы получить требуемое количество кислорода, необходимо подать напряжение около 0.333 В.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы электролиза, закон Фарадея и принцип работы электролитических ячеек. Также полезно знать значение постоянной Фарадея (96500 Кл/моль) и уметь применять ее в расчетах.

Задача для проверки: Пусть требуется заполнить объем 500 мл в электролизной ванне кислородом под давлением 150 кПа и при температуре 350 К. Какое напряжение необходимо подать, если коэффициент полезного действия установки равен 90%? (Мольная масса кислорода составляет 0,032 кг/моль)