Электрический ток в жидкостях (электролитах) Электролиз Законы Фарадея Элементарный электрический заряд Ученицы 8го класса «Б» Логиновой Марии Андреевны Москва 2003 Школа № 91 Введение С электропроводностью растворов солей в воде (электролитов) связано очень многое в нашей жизни. С первого удара сердца («живое» электричество в теле человека, на 80% состоящем из воды) до автомобилей на улице, плееров и мобильных телефонов (неотъемлимой частью этих устройств являются «батарейки» – электрохимические элменты питания и различные аккумуляторы – от свинцово-кислотных в автомобилях до литий-полимерных в самых дорогих мобильных телефонах). В огромных, дымящихся ядовитыми парами чанах из расплавленного при огромной температуре боксита электролизом получают алюминий – «крылатый» металл для самолётов и банок для «Фанты». Все вокруг – от хромированной решетки радиатора иномарки до посеребрённой серёжки в ухе когда-либо сталкивалось с раствором или расплавом солей, а следовательно и с электротоком в жидкостях. Не зря это явление изучает целая наука – электрохимия. Но нас сейчас больше интересуют физические основы этого явления. Электроток в растворе. Электролиты Из уроков физики в 8 классе нам известно, что заряд в проводниках (металлах) переносят отрицательно заряженные электроны. Упорядоченное движение заряженных частиц называется электрическим током. Но если мы соберем прибор (с электродами из графита): то убедимся, что стрелка амперметра отклоняется – через раствор идет ток! Какие же заряженные частицы есть в растворе? Ещё в 1877 году шведский ученый Сванте Аррениус, изучая электропроводность растворов различных веществ, пришел к выводу, что её причиной являются ионы, которые образуются при растворении соли в воде. При растворении в воде молекула CuSO4 распадается (диссоциирует) на два разнозаряженных иона – Cu2 и SO42- . Упрощенно происходящие процессы можно отразить следующей формулой: CuSO4(Cu2 SO42- V Проводят электрический ток растворы солей, щелочей, кислот. V Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. V Растворы сахара, спирта, глюкозы и некоторых других веществ не проводят электрический ток. V Вещества, растворы которых не проводят электрический ток, называются неэлектролитами. Электролитическая диссоциация Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией. С. Аррениус, который придерживался физической теории растворов, не учитывал взаимодействия электролита с водой и считал, что в растворах находятся свободные ионы. В отличие от него русские химики И. А. Каблуков и В. А. Кистяковский применили к объяснению электролитической диссоциации химическую теорию Д. И. Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит химическое взаимодействие растворённого вещества с водой, которое приводит к образованию гидратов, а затем они диссоциируют на ионы. Они считали, что в растворах находятся не свободные, не «голые» ионы, а гидратированные, то есть «одетые в шубку» из молекул воды. Следовательно, диссоциация молекул электролитов происходит в следующей последовательности: а) ориентация молекул воды вокруг полюсов молекулы электролита б) гидратация молекулы электролита в) её ионизация г) распад её на гидратированные ионы По отношению к степени электролитической диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые.
Рассмотрим движение тела, брошенного под углом α к горизонту сначальной скоростью v0r . Спроецируем начальную скорость и ускорениекамня на оси X и Y. Проекция начальной скорости на ось X равнаvv0rar0x = v0 cosα. Проекция ускорения ax = 0, поскольку вектор grперпендикулярен оси X. Поэтому движение камня вдоль оси X будетравномерным. Проекция скорости vx и координата x летящего камняопределяются соотношениями:vx = v0 cosα, x = x0 + v0t cosαПроекция начальной скорости на ось Y равна v0y = v0 sinα. Проекцияускорения ay = −g, поскольку вектор gr направлен противоположно оси Y.Поэтому вдоль оси Y движение камня равнопеременное. В этом случаепроекция скорости vy и координата y летящего камня задаются формулами:vy = v0 sinα − gt, 2sin200gt v tyy α −+=Когда тело достигнет максимальной высоты подъема, проекция егоскорости на ось Y будет равна нулю vy = 0. Тогда время подъема домаксимальной высоты t1 = v0sinα/g. Подставляя это значение в уравнениедля максимальной высоты подъема:gh2sin220maxv α =Если тело брошено от земли (y0 = 0), то общее время полета t0 равноудвоенному времени подъема:gt 0 sin2 α0v =Дальность полета L камня определяется подстановкой времени полета t0 взависимость x(t): L = x0 + v0 t0cosα. При x0 = 0 и y0 = 0 дальность полёта равнаgL 2sin α 2 v0 =Максимальная дальность полета для камня, брошенного с земли,достигается при угле бросания α = 45°, поскольку в этом случае sin2α = 1.
