1. Зображена на малюнку 2 схема кола має вольтметр V, покази якого відображені на шкалі (мал.3). Які значення показує

Блестящая_Королева

23

1. Щоб зрозуміти, які значення показує вольтметр V і V, давайте розглянемо схему кола, що зображена на малюнку.

У схемі є джерело напруги (позначене як батарея), резистор і вольтметр V. Вольтметр підключений паралельно до резистора.

Відповідно до закону Ома, напруга на резисторі дорівнює добутку сили струму на опір резистора:
\[U = I \cdot R\]

Де:
U - напруга (відображена на шкалі вольтметра),
I - сила струму,
R - опір резистора.

Таким чином, покази вольтметра V відповідають значенню напруги на резисторі.

На малюнку 3 ми бачимо шкалу вольтметра, де показано, що вольтметр V показує значення 4 В.

2. Для виробництва алюмінію за допомогою електролітичного процесу використовуються ванни, які працюють з напругою 5 В та силою струму 40 кА.

Щоб визначити, як довго знадобиться, щоб добути 1 тонну алюмінію, необхідно знайти кількість електричної заряду, який проходить через електролітичну ванну.

За визначенням, електричний заряд є добутком сили струму на час, тобто:
\[Q = I \cdot t\]

Де:
Q - електричний заряд,
I - сила струму,
t - час.

Для визначення часу необхідного для добуття 1 тонни (або 1000 кг) алюмінію, спочатку переведемо масу в кілограми до маси в грамах, оскільки звичайно вимірюється массу:
\[1000 \, \text{кг} = 1000000 \, \text{г}\]

Далі можемо використати формулу:
\[Q = m \cdot M\]

Де:
Q - електричний заряд,
m - маса речовини, що розщеплюється або відновлюється,
M - еквівалент маси речовини, що розщеплюється або відновлюється.

Для добування алюмінію використовують реакцію:
\[2Al^{3+} + 6e^- \rightarrow 2Al\]

Де алюмінійпереходить в іонну форму з валентністю 3+ і отримує 6 електронів.

Значення еквівалентної маси алюмінію (M) дорівнює його атомній масі, поділеній на валентність:
\[M = \frac{m_{\text{Al}}}{n}\]

\[M = \frac{27 \, \text{г/моль}}{3} = 9 \, \text{г/моль}\]

Тепер можемо обчислити електричний заряд (Q):
\[Q = m \cdot M = 1000000 \, \text{г} \cdot 9 \, \text{г/моль} = 9000000 \, \text{Кулон}\]

Для визначення часу (t) використовуємо формулу з закону Кулона та використовуємо рівняння потужності \(P = V \cdot I\), де P - Потужність, V - Напруга, I - Сила струму.

Лише електрична потужність може бути відновлена витратою електричної енергії певною подією і може бути виражена як добуток напруги і сили струму.

Підставивши дані значення, ми можемо отримати:
\[P = 5 \, \text{В} \cdot 40 \, \text{кА} = 200 \, \text{кВт}\]

Для знаходження часу (t) ми можемо використати вираз:
\[P = \frac{W}{t}\]

Де:
P - Потужність,
W - Робота,
t - Час.

Оскільки ми шукаємо час (t), можемо переробити рівняння:
\[t = \frac{W}{P}\]

Нам відомо, що робота (W) буде рівна електричному заряду помноженому на напругу:
\[W = Q \cdot V\]

Тепер можемо підставити значення:
\[t = \frac{Q \cdot V}{P} = \frac{9000000 \, \text{Кулон} \cdot 5 \, \text{В}}{200000 \, \text{Вт}} = 225 \, \text{секунд}\]

Таким чином, для добування 1 тонни алюмінію з використанням електролітичного процесу, знадобиться 225 секунд, а електричний струм виконує роботу у 200 кВт.