1. Який час потрібен для того, щоб на поверхні виробу утворився шар двовалентного нікелю товщиною 0.03 мм унаслідок
1. Який час потрібен для того, щоб на поверхні виробу утворився шар двовалентного нікелю товщиною 0.03 мм унаслідок нікелювання? Скільки енергії буде витрачено на це? Площа поверхні виробу становить 120 см2. Напруга на клемах ванни дорівнює 1.8 В, опір розчину - 3.75 ом.
2. Скільки алюмінію виділиться за 1 кВт · год електричної енергії, якщо електроліз проводиться при напрузі 5 В, а ККД всієї установки - 80%?
3. Протягом 20 хвилин в електролітичній ванні виділилося 1.98 г міді. Визначте електричну потужність, яка витрачається на нагрівання електроліту. Опір розчину ванни складає
2. Скільки алюмінію виділиться за 1 кВт · год електричної енергії, якщо електроліз проводиться при напрузі 5 В, а ККД всієї установки - 80%?
3. Протягом 20 хвилин в електролітичній ванні виділилося 1.98 г міді. Визначте електричну потужність, яка витрачається на нагрівання електроліту. Опір розчину ванни складає
Pingvin_4360 7
Розглянемо кожне завдання по черзі та надамо повний розбір відповідей школярам.1. Для вирішення цього завдання нам знадобиться формула для визначення часу, який потрібний для утворення шару металу на поверхні об"єкта під час нікелювання:
\[t = \frac{{m \cdot V}}{{A \cdot z \cdot F}}\]
де:
- \(t\) - час нікелювання,
- \(m\) - маса металу, який потрібно нанести (в даному випадку ми маємо 0.03 мм, що дорівнює 0.03 г),
- \(V\) - об"єм металу, який виділяється за одиницю часу,
- \(A\) - площа поверхні виробу,
- \(z\) - стехіометричне число (захід електронних переходів),
- \(F\) - число Фарадея.
Тому, підставляємо відомі дані в формулу і отримаємо відповідь:
\[t = \frac{{0.03 \, \text{г} \times 120 \, \text{cм}^2}}{{2 \times 96500 \, \text{Кл/моль}}}\]
2. Для визначення енергії, витраченої на накладання шару нікелю, нам знадобиться формула:
\[E = U \cdot I \cdot t\]
де:
- \(E\) - енергія,
- \(U\) - напруга на клемах ванни,
- \(I\) - сила струму,
- \(t\) - час, необхідний для нікелювання.
Тому, підставляємо відомі значення у формулу:
\[E = 1.8 \, \text{В} \times \left( \frac{{1.8 \, \text{В}}}{{3.75 \, \text{Ом}}} \right) \times t\]
2. Для визначення кількості виділеного алюмінію за 1 кВт · год електричної енергії, ми можемо скористатись формулою:
\[m = \frac{{E \cdot m_{\text{Al}} \cdot N_{\text{A}}}}{{Q \cdot e}}\]
де:
- \(m\) - маса виділеного алюмінію,
- \(E\) - енергія, витрачена на виділення,
- \(m_{\text{Al}}\) - молярна маса алюмінію,
- \(N_{\text{A}}\) - число Авогадро,
- \(Q\) - витрата електричної енергії,
- \(e\) - заряд електрона.
Підставляємо відомі значення у формулу:
\[m = \frac{{(1000 \, \text{Вт} \times 1 \, \text{год}) \times 27 \, \text{г/моль} \times 6.02 \times 10^{23} \, \text{моль}^{-1}}}{{3600 \, \text{с} \times 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}}}\]
3. Для визначення електричної потужності, яка витрачається на нагрівання електроліту, ми можемо скористатись формулою:
\[P = \frac{{Q}}{{t}}\]
де:
- \(P\) - електрична потужність,
- \(Q\) - кількість електричної енергії, витраченої для нагрівання,
- \(t\) - час, протягом якого вироблялося виділення.
Підставляємо відомі значення у формулу:
\[P = \frac{{1.98 \, \text{г}}}{{20 \, \text{хв} \times 60 \, \text{с}}}\]