Электрический ток в жидкостях это: Электрический ток в жидкостях, металлах, газах, вакууме. Электролиз, законы Фарадея, ионизация, термоэлектронная эмиссия. Курсы по физике

Содержание

Электрический ток в жидкостях, металлах, газах, вакууме. Электролиз, законы Фарадея, ионизация, термоэлектронная эмиссия. Курсы по физике

Тестирование онлайн

  • Электрический ток в различных средах. Основные понятия

Электрический ток в жидкостях

Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией, а сам раствор электролитом, способным проводить ток.

В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит

Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.

Второй закон Фарадея:

Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток в металлах

При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.

Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.

Явление сверхпроводимости. При температурах близких к абсолютному нулю (-2730C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.

Применение электрического тока в металлах

Лампа накаливания производит свет за счет электрического тока, протекающего по нити накала. Материал нити накала имеет высокую температуру плавления (например, вольфрам), так как она разогревается до температуры 2500 – 3250К. Нить помещена в стеклянную колбу с инертным газом.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.

Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.

Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Электрический ток в вакууме

А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления

термоэлектронной эмиссии — испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод, холодный электрод, собирающий термоэлектроны — анод.

Электрический ток в жидкостях

Всем знакомо определение электрического тока. Оно представляется как направленное движение заряженных частиц. Подобное движение в различных средах имеет принципиальные отличия. Как основной пример этого явления можно представить течение и распространение электрического тока в жидкостях. Такие явления характеризуются различными свойствами и серьезно отличаются от упорядоченного движения заряженных частиц, которое происходит в обычных условиях не под воздействием различных жидкостей.

Рисунок 1. Электрический ток в жидкостях. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Формирование электрического тока в жидкостях

Несмотря на то, что процесс проводимости электрического тока осуществляется посредством металлических приборов (проводников), ток в жидкостях лежит в зависимости от движения заряженных ионов, которые приобрели или потеряли по некой определенной причине подобные атомы и молекулы. Показателем такого движения выступает изменение свойств определенного вещества, где проходят ионы. Таким образом, нужно опираться на основное определение электрического тока, чтобы сформировать специфическое понятие формирования тока в различных жидкостях. Определено, что разложение отрицательно заряженных ионов способствует движению в область источника тока с положительными значениями. Положительно заряженные ионы в таких процессах будут двигаться в противоположном направлении – к отрицательному источнику тока.

Жидкие проводники делятся на три основных типа:

  • полупроводники;
  • диэлектрики;
  • проводники.

Определение 1

Электролитическая диссоциация — процесс разложения молекул определенного раствора на отрицательные и положительные заряженные ионы.

Можно установить, что электроток в жидкостях может возникать после изменения состава и химического свойства используемых жидкостей. Это напрочь противоречит теории распространения электрического тока иными способами при использовании обычного металлического проводника.

Опыты Фарадея и электролиз

Течение электрического тока в жидкостях – это продукт процесса перемещения заряженных ионов. Проблемы, связанные с возникновение и распространением электротока в жидкостях, стали причиной изучения знаменитого ученого Майкла Фарадея. Он при помощи многочисленных практических исследований смог найти доказательства, что масса вещества, выделяемая в процессе электролиза, зависит от количества времени и электричества. При этом имеет значение время, в течение которого проводились эксперименты.

Также ученый смог выяснить, что в процессе электролиза при выделении определенного количества вещества необходимо одинаковое количество электрических зарядов. Это количество удалось точно установить и зафиксировать в постоянной величине, которая получила название числа Фарадея.

В жидкостях электрический ток имеет иные условия распространения. Он взаимодействует с молекулами воды. Они в значительной степени затрудняют все передвижения ионов, что не наблюдалось в опытах с использование обычного металлического проводника. Из этого следует, что образование тока при электролитических реакциях будет не столь большим. Однако при увеличении температуры раствора проводимость постепенно увеличивается. Это означает, что напряжение электрического тока растет. Также в процессе электролиза было замечено, что вероятность распада определенной молекулы на отрицательные или положительные заряды ионов увеличивается из-за большого числа молекул используемого вещества или растворителя. При насыщении раствора ионами сверх определенной нормы, происходит обратный процесс. Проводимость раствора вновь начинает снижаться.

В настоящее время процесс электролиза нашел свое применения во многих областях и сферах науки и на производстве. Промышленные предприятия его используют при получении или обработке металла. Электрохимические реакции участвуют в:

  • электролизе солей;
  • гальванике;
  • полировке поверхностей;
  • иных окислительно-восстановительных процессах.

Электрический ток в вакууме и жидкостях

Рисунок 2. Виды жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Распространение электрического тока в жидкостях и иных средах представляет собой довольно сложный процесс, который имеет собственные характеристики, особенности и свойства. Дело в том, что в подобных средах полностью отсутствуют заряды в телах, поэтому их принято называть диэлектриками. Главной целью исследований стало то, чтобы создать такие условия, при которых атомы и молекулы могли бы начать свое движения и процесс образования электрического тока начался. Для этого принято использовать специальные механизмы или устройства. Основным элементом таких модульных устройств стали проводники в виде металлических пластин.

Для определения основных параметров тока необходимо воспользоваться известными теориями и формулами. Самым распространенным являются закон Ома. Он выступает в роли универсальной амперной характеристики, где осуществляется принцип зависимости тока от напряжения. Напомним, что напряжение измеряется в единице Ампер.

Для проведения опытов с водой и солью необходимо подготовить сосуд с соленой водой. Это даст практическое и визуальное представление о процессах, которые происходят при образовании электрического тока в жидкостях. Также установка должна содержать электроды прямоугольной формы и источники питания. Для полномасштабной подготовки к опытам нужно иметь амперную установку. Она поможет провести энергию от сети питания к электродам.

В роли проводников будут выступать металлические пластины. Их опускают в используемую жидкость, а затем подключается напряжение. Сразу начинается перемещение частиц. Оно проходит в хаотичном режиме. При возникновении магнитного поля между проводниками все процессе движения частиц упорядочиваются.

Ионы начинают меняться зарядами и объединяться. Таким образом, катоды становятся анодами, а аноды – катодами. В этом процессе необходимо также учитывать еще несколько важных факторов:

  • уровень диссоциации;
  • температура;
  • электрическое сопротивление;
  • использование переменного или постоянного тока.

В конце эксперимента происходит образование слоя соли на пластинах.

Электрический ток в жидкостях: ионная проводимость и электролиз

 

Жидкости, как и любые другие вещества, могут быть проводниками, полупроводниками и диэлектриками. Например, дистиллированная вода будет являться диэлектриком, а растворы и расплавы электролитов будут являться проводниками. Полупроводниками будут являться, например, расплавленный селен или расплавы сульфидов.

Ионная проводимость

Электролитическая диссоциация — это процесс распадения молекул электролитов на ионы под действием электрического поля полярных молекул воды. Степенью диссоциации называется доля молекул распавшихся на ионы в растворенном веществе.

Степень диссоциации будет зависеть от различных факторов: температура, концентрация раствора, свойства растворителя. При увеличении температуры, степень диссоциации тоже будет увеличиваться.

После того как молекулы разделились на ионы, они движутся хаотично. При этом два иона разных знаков могут рекомбинироваться, то есть снова объединиться в нейтральные молекулы. При отсутствии внешних изменений в растворе должно установиться динамическое равновесие. При нем число молекул которое распалось на ионы за единицу времени, будет равняться числу молекул, которые снова объединятся.

Носителями зарядов в водных растворах и расплавах электролитов будут являться ионы. Если сосуд с раствором или расплавом включить в цепь, то положительно заряженные ионы начнут двигаться к катоду, а отрицательные – к аноду. В результате этого движения возникнет электрический ток. Данный вид проводимости называют ионной проводимостью.

Помимо ионной проводимости в жидкостях может обладать и электронной проводимостью. Такой тип проводимости свойственен, например, жидким металлам.  Как отмечалось выше, при ионной проводимости прохождение тока связано с переносом вещества.

Электролиз

Вещества которые входят в состав электролитов, будут оседать на электродах. Этот процесс называется в электролизом. Электролиз – процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.

Электролиз нашел широкое применение в физике и технике. С помощью электролиза поверхность одного металла покрывают тонким слоем другого металла. Например, хромирование и никелирование.

С помощью электролиза можно получить копию с рельефной поверхности. Для этого необходимо, чтобы слой металла, который осядет на поверхности электрода, легко можно было снять. Для этого иногда на поверхность наносят графит.

Процесс получения таких легко отслаиваемых покрытий получил название гальвано-пластика. Этим метод разработал русский ученый Борис Якоби при изготовлении полых фигур для Исаакиевского собора с Санкт-Петербурге.

Еще одним способом применения электролиза является получение чистого металла из примесей. С помощью электролиза изготавливают печатные платы для различных цифровых устройств. 

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Электронные пучки.Электронно — лучевая трубка
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЗаконы электролиза Фарадея

Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза

Как и другие тела, жидкости могут являться проводниками, полупроводниками и диэлектриками. Например, дистиллированная вода является диэлектриком. Это легко подтверждается с помощью опыта. Поместим два электрода в ванну с водой. Эти электроды мы подсоединим к источнику тока, а также включим в цепь лампочку и выключатель. Как и всегда, с помощью выключателя мы можем замыкать и размыкать цепь, ну а лампочка будет служить индикатором того, что по цепи протекает электрический ток.

Итак, если мы замкнем цепь, то никакого электрического тока мы не получим: ведь дистиллированная вода является диэлектриком. Разомкнем цепь и насыплем в ванну некоторое количество самой обычной поваренной соли. Подождав, пока соль растворится, снова замкнем цепь. В этом случае, лампочка загорится, что будет означать протекание электрического тока по всей цепи. Давайте разберемся, как же соль могла повлиять на проводимость воды.

После того, как мы насыпали соль в ванну, там образовался солевой раствор. Как вы знаете из курса химии, молекулы воды являются полярными, так же, как и молекулы поваренной соли. Центр распределения положительного заряда в поваренной соли приходится на ион натрия, а центр распределения отрицательного заряда приходится на ион хлора. В результате, молекулы воды ориентируются таким образом, что вокруг иона натрия скапливаются отрицательные полюса молекул воды, а вокруг иона хлора — скапливаются положительные полюса молекул воды.

В этом случае, действие кулоновских сил достаточно велико, чтобы расщепить молекулу поваренной соли. То есть, молекула распадается на ион натрия и ион хлора.

Таким образом, в растворе возникают заряженные частицы — ионы. В результате, отрицательные ионы (в данном случае ионы хлора), начинают двигаться к аноду, а положительные ионы (в данном случае ионы натрия) начинают двигаться к катоду. Это есть не что иное, как упорядоченное движение заряженных частиц, то есть электрический ток.

Процесс расщепления молекулы на ионы называется электролитической диссоциацией. То есть при электролитической диссоциации полярные молекулы распадаются под влиянием кулоновских сил. После распада молекулы, положительные ионы электролитов называются катионами, а отрицательные — анионами. Конечно, не все молекулы распадаются. Процент распавшихся молекул будет зависеть от концентрации раствора, температуры и, конечно, свойств самого электролита.

Таким образом, в водных растворах и расплавах электролитов возникает ионная проводимость. То есть, ионная проводимость — это проводимость, возникающая в результате переноса электрического заряда ионами. С ионной проводимостью связано понятие электролиза. Электролиз — это процесс выделения вещества на электроде в результате окислительно-восстановительных реакций.

Изучением данных вопросов активно занимался уже известный нам ученый Майкл Фарадей. Именно Фарадей впервые ввел такие термины, как электролиты, катионы и анионы, катод и анод.

Фарадей задался вопросом о том, как вычислить массу вещества, выделившегося на электроде в результате протекания электрического тока через электролит. Эту массу можно вычислить:

Именно к такому выводу и пришел Фарадей, установив, что масса вещества, выделившегося на электроде прямо пропорциональна силе тока, протекающего через электролит и времени протекания тока. Этот закон получил название закона Фарадея или закона электролиза. Как мы видим, в формуле есть несколько констант, которые было решено заменить на одну константу: 𝑚=𝑘𝐼𝑡.  Эта константа называется электрохимическим эквивалентом.

 

Если мы выразим электрохимический эквивалент из формулы, описывающей закон электролиза, то убедимся, что он измеряется в килограммах на кулон:

Иногда электрохимический эквивалент разделяют на две константы: число Фарадея (равного произведению элементарного заряда и числа Авогадро) и химический эквивалент (равный отношению молярной массы вещества к его валентности):

Электрохимические эквиваленты сведены в таблицы:

Но, даже если у вас нет этой таблицы, вы все равно сможете вычислить электрохимический эквивалент любого элемента, используя таблицу Менделеева. Для примера возьмем серебро:

Кстати говоря, закон электролиза можно использовать, для экспериментального определения заряда электрона. Силу тока, протекающего через электролит, мы можем измерить, так же как и время протекания тока. Массу выделившегося на электроде вещества измерить тоже несложно. Таким образом, закон электролиза позволяет определить элементарный заряд:

Электролиз широко используется в промышленности. Например, он используется для очистки металлов от примести, или, наоборот, для покрытия поверхности каким-то металлом. Такие процессы, как никелирование, хромирование, оцинковка или омеднение осуществляются благодаря открытию электролиза.

Пример решения задачи.

Задача. Для никелирования детали площадью 0,3 м2, на деталь требуется нанести слой толщиной 0,08 мм. Плотность никеля равна 8900 кг/м3. Какой ток нужно пустить через электролитическую ванну, чтобы полностью закончить никелирование за 3 часа?

Электрический ток в газах и жидкостях

 

Электрический ток в газах

 

Носители заряда: электроны, положительные ионы, отрицательные ионы.{19}Кл;

E – направление поля;

l – длина свободного пробега между двумя последовательными столкновениями электрона с атомами газа.

A_{поля}=eEl\geq W – условие ионизации

W – энергия ионизации, т.е. энергия, необходимая для того, чтобы вырвать из атома электрон

 

Число электронов увеличивается в геометрической прогрессии, в результате возникает электронная лавина, а следовательно разряд в газе.

 

Электрический ток в жидкости

 

Жидкости так же, как и твердые тела могут быть диэлектриками, проводниками и полупроводниками. К числу диэлектриков относится дистиллированная вода, к проводникам – растворы электролитов: кислот, щелочей, солей и расплавы металлов. Жидкими полупроводниками являются расплавленный селен, расплавы сульфидов.

Электролитическая диссоциация

При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Например, CuSO_{4}\rightarrow Cu^{2+}+SO^{2-}_{4}.

Наряду с диссоциацией идет обратный процесс – рекомбинация, т.е. объединение ионов противоположных знаков в нейтральные молекулы.

Носителями электричества в растворах электролитов являются ионы. Такая проводимость называется ионной.

Электролиз

Если в ванну с раствором электролита поместить электроды и пустить ток, то отрицательные ионы будут двигаться к положительному электроду, а положительные – к отрицательному.

 

На аноде (положительном электроде) отрицательно заряженные ионы отдают лишние электроны (окислительная реакция), а на катоде (отрицательном электроде) положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция).

Определение. Процесс выделения на электродах веществ, связанный с окислительно-восстановительными реакциями называется электролизом.

 

Законы Фарадея

 

I. Масса вещества, которая выделяется на электроде, прямо пропорциональна заряду, протекшему через электролит:

m=kq

k – электрохимический эквивалент вещества.{4}\frac{Кл}{моль}

 

Объединенный закон электролиза

 

Подставим k в выражение для m (I закон Фарадея), получаем:

m=kI\Delta t=\frac{1}{F}\frac{\mu}{n}I\Delta t

m=\frac{1}{F}\frac{\mu}{n}I\Delta t

F=N_{A}\cdot e , где N_{A} – постоянная Авогадро; e – заряд электрона

m=\frac{1}{N_{A}\cdot e}\frac{\mu}{n}I\Delta t

Физический смысл электрохимического эквивалента.

 

Электрохимический эквивалент равен отношению массы иона к его заряду:

k=\frac{m_{oi}}{q_{oi}}

Электрический ток в жидкостях. Законы Фарадея

Этап занятия Время. Мин. Содержание деятельности преподавателя. Содержание деятельности студентов. Методы и приемы обучения. Средства обучения. Формы и методы контроля ,качества обучения.
1 2 3 4 5 6 7
1 3 1.Приветсвие, проверка посещаемости
2. Проверка готовности к уроку.
1.Самоорганизация
 
2.Самоорганизация
 
 
               —
   
2 3
 
 
 
Показывает слайд №1. Задает ключевые вопросы:1)“К какому процессу или явлению относятся термины, которые вы видите?»
2)«Постарайтесь сформулировать тему и цель занятия?»
Слайд №2.
Предлагает найти ответы на поставленные вопросы.
 Вступительное слово о том, с чем связана электропроводность растворов в воде в нашей жизни, технике.
Активное участие, ответы на вопросы.
 
 
 
 
 
Возникновение интереса к изучаемой теме.
Беседа.
Вопросно-ответный.
 
 
 
 
 
Лекции.
Презентация.
Слайд №1
Слайд №2
 
3 5 Задает вопросы по теме: «Электрический ток в металлах.», представленные на доске. Активное участие, отвечают на вопросы. Вопросно-ответный метод Доска. Вопросы.(приложение 1.) Оценка активности студентов.
4 25 На каждой парте приготовлен комплект приборов для проведения исследования проводимости сухой поваренной соли, дистиллированной воды, раствора сахара, раствора поваренной соли. Розданы карточки методических указаний по проведению лабораторной работы. Преподаватель ставит проблему и проверяет ее решение, задает ключевые вопросы: «Почему сухая поваренная соль, дистиллированная вода, раствор сахара  не являются проводниками, а р-р поваренной соли проводит электрический ток?»
Диссоциация поваренной соли в воде. Дает определение электролита (проводника 2рода), электродов: катода и анода,
ионов: анионов и катионов. Вместе с обучающимися формулирует вывод об ионной проводимости электролитов и что собой представляет электрический ток в электролитах  как направленное движение положительных и отрицательных ионов.
 
Исследовательская самостоятельная работы.
Активное участие отвечают на вопросы.
Исследовательский метод.
Вопросно-ответный.
Лекция.
Комплект лабораторной работы. Презентация.
Слайды №3,4,5,6,7,8,9,10.
Оценка активности обучающихся за четко, быстро и правильно проведенную лабораторную работу(выборочно).
5 5 Постановка теста. Ответы на вопросы в письменном виде на листочках. Вопросно-ответный метод. Доска.
Слайд №11.
Оценка за тест.
6 2 Подведение итогов. Выступление отдельных курсантов. Рефлексия.    
7 30 Показывает опыт по прохождению электрического тока через раствор медного купороса. Собирает и замыкает цепь, через некоторое время демонстрирует выделение меди на угольном электроде. Обобщает полученные данные и ранее наблюдаемое химическое действие тока в лабораторной работе.
Вопрос: “Происходи или перенос в-ва?”
Ответ:” Да”
Вопрос : “В чем заключается химическое действие тока?”
Ответ:” Идет окислительно-восстановительная реакция на электродах.”
Записывает  на доске.
Дает определение электролиза, выводит 1 и 2 Закон Фарадея.
Дает их формулировки.
Раскрывает физический смысл электрохимического эквивалента и числа Фарадея. Записывает формулу объединенного закона электролиза. Заслушивает выступления обучающихся «О применении электролиза.»
Возникновение интереса к изучаемой теме.
Инициативная группа курсантов, путем взвешивания угольного электрода до электролиза и после прохождения тока, определяет массу выделившейся меди.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Активное участие. Отвечают на вопросы устно и письменно на доске, опираясь на изученное в химии.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Доклады.
Исследовательский.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Проблемный.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лекция.
Источник питания, амперметр, кювета, с
р-ром CuSО4 медный и угольный электроды, соединительныепровода, ключ.
Слайд №12.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Презентация.
Слайды № 13,14,15
 
 
 
 
 
Доска, мел.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Презентация. Слайд №16
Оценивает активность курсантов, правильные ответы на вопросы.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Оценка докладов.
8 10 Записывает на доске одну или две задачи  и предлагает решение обучающимся. Вызывает к доске. Помогает в решении. Практическая работы.
Решение задач.
    Оценка за решение 1 или 2 курсантам.
9 3 Говорит о проводимости растворов электролитов и о том, чтомеханизм их проводимости отличается от проводимости металлов, что металлы это проводники 1 рода, а электролиты- это проводники 2 рода. Общее уних то- что проводимость тех и других подчиняется законам Ома и закону  Джоуля-Ленца.
 Кроме изучения проводимости, наблюдали химическое действие тока. Сообщает, что на следующих занятиях будем проходить магнитное действие тока.
 Объявление оценок.
Возникновение интереса к изучаемой теме. Лекция.      —  
10 2 Домашнее задание:        

Богданов К.Ю. — учебник по физике для 10 класса

§ 46. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ. ЗАКОН ЭЛЕКТРОЛИЗА ФАРАДЕЯ.

Прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, в результате которых выделяются элементы, входящие в состав электролита.

Жидкости, как и твёрдые тела, могут проводить электрический ток. Если переносчиками тока в жидкости служат ионы, то её проводимость называют ионной, а такую жидкость – электролитом.

Ионы при растворении вещества появляются из-за того, что ещё до растворения у многих молекул одна часть обладает избыточным числом электронов, а в другой части их не хватает. Такая молекула, бывшая до растворения электрически нейтральной, при растворении распадается (диссоциирует) на два иона, заряженные равными по модулю, но противоположными по знаку зарядами. Способствуют этому процессу, названному электролитической диссоциацией, полярные молекулы растворителя (например, воды), разрывающие на части (ионы) молекулы растворённого вещества.

Одновременно с электролитической диссоциацией идёт процесс рекомбинации – образование из ионов нейтральных молекул растворённого вещества. Если условия, в которых находится электролит, остаются неизменны, то скоро наступает момент, когда число молекул, распадающихся на ионы в единицу времени, становится равным числу молекул, образовавшихся из ионов в процессе рекомбинации. Таким образом, наступает динамическое равновесие между диссоциацией и рекомбинацией, при котором концентрация ионов остаётся постоянной. При росте температуры динамическое равновесие смещается в сторону электролитической диссоциации и концентрация ионов в электролите растёт.

Положительные и отрицательные ионы в электролите способны перемещаться независимо друг от друга, участвуя, например, в тепловом движении (рис. 46а). Однако при таком беспорядочном движении ионов ток через электролит остаётся равным нулю. Для пропускания тока через электролит в него погружают проводники (рис. 46б), которые называют электродами, создавая с их помощью в электролите электрическое поле. При этом положительный электрод называют анодом, а отрицательный – катодом. Когда между электродами возникает разность потенциалов, движение ионов становится упорядоченным: отрицательные ионы движутся к аноду, а положительные – к катоду.

В отличие от электронной, ионная проводимость сопровождается, переносом вещества (ионов). Соприкасаясь с катодом, положительные ионы получают от него недостающие электроны и становятся электрически нейтральными. При соприкосновении отрицательных ионов с анодом они теряют лишние электроны и тоже становятся нейтральными атомами или молекулами. Таким образом, ток, проходя через электролит, приводит к выделению на электродах веществ, входящих в состав электролита.  Это явление и сопровождающий его процесс разложения электролита при пропускании электрического тока называют электролизом.

Впервые электролиз исследовал М. Фарадей, который экспериментально доказал, что масса, выделяющегося на электроде вещества, пропорциональна величине заряда, протекающего через электролит. Это заключение называют законом электролиза Фарадея, который сейчас можно легко вывести теоретически. Пусть в электролите присутствуют положительные и отрицательные ионы с валентностью n. Тогда заряд каждого положительного иона будет равен ne (e – элементарный заряд). Если при электролизе через электролит прошёл заряд q, то очевидно, что число N положительных ионов, достигших катода равно:

N=q/ne.                              (46.1)

Каждый из положительных ионов, соприкоснувшись с катодом, превращается в нейтральную молекулу (или атом). Если молярная масса вещества, выделяющегося на катоде равна M, то масса mi одной молекулы, ставшей нейтральной на катоде, равна:

mi =M/NA   ,                  (46.2)

где NA — постоянная Авогадро. Из (46.1) и (46.2) следует, что масса m вещества, выделившегося на катоде, равна:


Очевидно, что (46.3) является математической формой записи закона электролиза Фарадея (K – электрохимический эквивалент вещества).

Электролиз широко применяется для очистки металлов от примесей. Таким образом очищают медь и получают алюминий. Кроме того, используя электролиз, можно покрыть металлические предметы тонким слоем другого металла (никелирование, хромирование и т.п.).

Вопросы для повторения:

·        Что такое электролитическая диссоциация и электролиз?

·        Сформулируйте закон электролиза Фарадея.

 

Рис. 46. Хаотичное (а) и упорядоченное движение ионов электролита в электрическом поле (б).

Жидкости проводят электричество | Химическое воздействие электрического тока 8 кл.

Вопрос 1 Какие хорошие проводники электричества? Приведите пример?

Вопрос 2 Что такое плохие проводники электричества? Приведите пример?

Вопрос 3 Проводят ли жидкости электричество?

Вопрос 4 Что такое электролиты?

Вопрос 5 Что такое сильные электролиты. Приведите пример?

Вопрос 6 Что такое слабый электролит. Приведите пример?

Вопрос 7 Что такое электрод?

Вопрос 8 Назовите два типа электродов?

Вопрос 9 Какая разница в проводимости твердого вещества и жидкости?

Вопрос 10 Что такое проводящие жидкости?

Материалы, которые позволяют электрическому току легко проходить через них, называются хорошими проводниками электричества.

Материалы, которые не позволяют электрическому току легко проходить через них, называются плохой проводимостью r электричества.

Металлы, такие как медь и алюминий, позволяют электричеству легко проходить через них, поэтому они являются хорошими проводниками электричества.

Такие материалы, как резина, пластик, дерево, не пропускают электрический ток через них, поэтому они плохо проводят электричество.

Жидкости, проводящие электричество, представляют собой растворы кислотных оснований и солей в воде.

Например: раствор серной кислоты и соляной кислоты в воде проводят электричество.

Уксус содержит уксусную кислоту, а лимонный сок содержит лимонную кислоту, а также проводят электричество. Раствор гидроксида натрия, гидроксида калия или основания в воде проводят электричество.

Сульфат меди, поваренная соль также проводят электричество.

Есть различия в проводимости электричества твердыми телами и жидкостями.

1) В твердых телах электричество переносится электронами, но в жидкости электричество переносится ионами (положительно заряженными и отрицательно заряженными ионами).В твердом теле, таком как металлическая медь, электричество переносится электронами, но в жидкости, такой как раствор сульфата меди, электричество переносится ионами меди и ионом сульфата.

2) Когда электричество проходит через твердое тело, химические изменения не происходят, но когда электричество проходит через жидкость, происходит химическое изменение.

Например: Когда электричество проходит по медному проводу, в нем не происходит никаких химических изменений, но когда электричество проходит через подкисленную воду, происходит химическое изменение, при котором вода разлагается на водород и газообразный кислород.

Жидкости, проводящие электричество, называются проводящими жидкостями.

Химические изменения, происходящие в проводящих жидкостях при прохождении через них электрического тока, называются химическими эффектами электрического тока .

Жидкость, которая может проводить электричество, называется электролитом .

Проводящая жидкость называется электролитом. Раствор медного купороса проводит электричество, поэтому раствор медного купороса является электролитом.Проводящая жидкость или электролит содержат положительно заряженные и отрицательно заряженные ионы.

Поток этих ионов проводит электричество через проводящую жидкость или электролит.

Растворы кислот, оснований и солей в воде являются электролитами.

Электролиты бывают двух типов :

1) Сильные электролиты

2) Слабый электролит

Сильный электролит — это жидкость или раствор, который очень хорошо проводит электричество, поскольку содержит много ионов.

Например: раствор серной кислоты, раствор соляной кислоты, раствор азотной кислоты, раствор гидроксида натрия, раствор гидроксида калия, раствор поваренной соли, раствор сульфата меди, раствор нитрата серебра и т. Д.

Слабый электролит — это жидкость или раствор, которые в меньшей степени проводят электричество, поскольку содержат меньшее количество ионов.

Например: лимонный сок, раствор угольной кислоты, раствор хлорида аммония, водопроводная вода, дождевая вода и т. Д.

Твердый электрический проводник, по которому электрический ток входит или выходит из чего-то вроде сухого элемента или электролитической ячейки, называется электродом .

Электроды бывают двух типов:

Анод

Катод

Электроды, подключенные к положительной клемме аккумулятора, заряжаются положительно. Положительно заряженный электрод называется анодом .

Электрод, подключенный к отрицательной отрицательной клемме аккумулятора, заряжается отрицательно.Отрицательно заряженный электрод называется катодом .

Устройство с двумя электродами, содержащимися в проводящей жидкости или электролите в сосуде, называется электролитической ячейкой

Например: если мы храним 2 угольных электрода в стакане с подкисленной водой, это будет электролитическая ячейка. Электролитическая ячейка используется для проведения химических реакций путем пропускания электрического тока через проводящую жидкость.

Батарея используется для пропускания электрического тока через электролит, взятый в электролитической ячейке во время исследования химических эффектов электрического тока.

Персонализированная обучающая платформа для учащихся K6-K12

Бесплатная Персонализированная обучающая платформа для студентов

Simply Science — это бесплатная персонализированная платформа для обучения детей в возрасте от 6 до 12 классов на основе STEM. Мы — веб-сайт открытого обучения, который побуждает детей понимать концепции и логику в удобном для них темпе, предлагая помощь с помощью интерактивной навигации. Развивайте навыки решения проблем, творческий подход к дизайну, логику и наблюдательность, не выходя из дома, бесплатно!

Обучение на основе тем

Наш контент создан специально для привлечения маленьких умов и их любопытства.Разделенные на темы, вы можете выбрать интересующую вас тему и просто узнать все, что вы хотели знать о ней. Упрощенный, умный и интерактивный с помощью примеров, аналогий и симуляций, Simply Science гарантирует, что вы приложите максимум усилий для мышления!

Знайте свой IQ и SQ

Оцените свою способность обрабатывать информацию. Применяйте рассуждения и науку с помощью быстрого бесплатного теста IQ и SQ. Определите свои сильные и слабые стороны и сосредоточьтесь на своих интересах, чтобы построить свой научный коэффициент, который пробуждает ваше любопытство и облегчает изучение STEM.Наши IQ и SQ указывают на формирующую оценку по естествознанию и математике, которая может продвинуть вас вперед и раскрыть новый потенциал.

Обучение с помощью технологий

Раскройте науку, математику и их загадки с помощью наших уникальных исследований, основанных на темах. Отправляйтесь в новый мир с нашими темами полного погружения, наполненными забавными, увлекательными видео, викторинами и персонализированной лентой контента.

Лучшая платформа для внеклассных занятий STEM для учащихся

В то время как формальное школьное и институциональное обучение сосредоточено на языках, когнитивном развитии и многих других вещах, Simply Science является вспомогательной идеей учебной программы, обучая учащихся в 6 и 12 классах наукам, технологиям, инженерным наукам и математика.Благодаря междисциплинарному подходу, мероприятиям и ресурсам, ориентированным на воздействие, это идеальное занятие для молодых умов после школы.

Комплексные темы обучения для детей от 9 до 18 лет

Узнавайте что-то новое каждый день, занимайтесь интересами и отвечайте на вопросы, которые всегда заставляли вас задуматься! Педагогика Simply Science поощряет вас исследовать, вводить новшества и применять полученные концепции в повседневной жизни, от базовых концепций до подробных бесед. Наша модель на основе темы гарантирует, что тема охватывает все темы в дисциплинах, которые она затрагивает — математику, науку и технологии, биологию и химию и все, что между ними.

Интерактивный и увлекательный контент и виртуальная помощь

Межотраслевое обучение с сокровищницей ресурсов — мы считаем, что каждый молодой ум должен иметь доступ к взаимосвязанным и равным возможностям обучения. Наука формирует мир, она всепроникающая и преобразующая. Наши материалы мирового класса, методология и ресурсы идут рука об руку с учебной программой учебного заведения. Наши виртуальные помощники направляют студентов к ключевым навыкам в темах, чтобы развивать критическое мышление, рассуждение и дизайн.

Электропроводимость в твердых телах, жидкостях и в организме человека

Электропроводимость в твердых телах, жидкостях и в организме человека!

Все вещества состоят из атомов, которые имеют заряженные частицы, называемые электронами и протонами. Вы знаете, что электричество во всех формах возникает из-за заряда этих частиц. Когда заряженные частицы движутся упорядоченно, мы получаем электрический ток.

Проводимость в твердых телах :

Среди твердых тел металлы являются хорошими проводниками электричества.В металлах некоторые электроны не очень прочно связаны с атомами. Они беспорядочно перемещаются в разных направлениях внутри металла.

Когда напряжение подается на кусок металла, эти электроны упорядоченно движутся в одном направлении. Этот поток электронов и есть ток в металле. В большинстве других твердых тел электроны прочно связаны с атомами и не могут свободно перемещаться. Значит, они плохо проводят электричество.

Электропроводность в жидкостях :

Расплавленный металл и ртуть (жидкий металл) проводят электричество.Ток через них состоит из потока электронов. Другие жидкости проводят электричество, потому что в них есть ионы. Что такое ионы? При некоторых условиях атом может потерять один или несколько электронов, которые присоединятся к другому атому.

Атом, теряющий электрон (или электроны), имеет больше протонов, чем электронов. Таким образом, он становится заряженным положительно. А у атома, который получает электроны, электронов больше, чем протонов. Таким образом, он становится отрицательно заряженным.

Атом или радикал, который становится заряженным за счет потери или получения одного или нескольких электронов, называется ионом:

Ионы, несущие противоположные заряды, имеют тенденцию притягиваться и держаться друг за друга.Это может привести к образованию соединений, называемых ионными соединениями. Например, атом натрия может потерять электрон, который приобретает атом хлора. Таким образом, образуются положительно заряженный ион натрия (Na + ) и отрицательно заряженный ион хлорида (CI ). Они объединяются, образуя ионное соединение NaCl.

Точно так же йодид калия и оксид кальция образуются, когда их ионы противоположно заряжены.

Еще несколько примеров ионов и соединений, которые они образуют, приведены в Таблице 11.1.

Когда ионное соединение растворяется в воде, оно распадается на составляющие ионы. Жидкость или влажная паста, содержащая ионы, называется электролитом. Когда поваренная соль (NaCl) растворяется в воде, она распадается на ионы Na + и Cl . Таким образом, раствор поваренной соли является примером электролита. Как правило, кислоты и растворы солей и оснований являются электролитами.

Ионы могут свободно перемещаться в электролите. Когда напряжение подается на электроды, помещенные в электролит, ионы начинают двигаться упорядоченно. Положительные ионы движутся к катоду (отрицательный электрод), а отрицательные ионы движутся к аноду (положительный электрод).

Их поток представляет собой ток через электролит. Вот почему жидкости, содержащие ионы, такие как кислоты и растворы солей и оснований, проводят электричество.Когда ионное соединение плавится, оно распадается на ионы, которые текут при приложении напряжения. Итак, расплавленные ионные соединения также являются электролитами и проводят электричество.

Ток, протекающий через тело человека :

Иногда люди случайно касаются сетевого провода или неисправного электроприбора, поверхность которого находится под высоким напряжением. Это заставляет ток течь через тело к земле, вызывая поражение электрическим током. Сила удара зависит от силы тока.А то, насколько велик ток, зависит от многих вещей, в том числе от напряжения. Также это зависит от того, сухое или влажное тело.

Водопроводная вода, дождевая вода и пот содержат растворенные вещества, которые помогают проводить электричество. Итак, когда тело влажное, ток, который проходит через него, больше, чем ток, который прошел бы через него, если бы оно было сухим. Напряжение около 100 вольт вызывает ощущение покалывания, если тело сухое и человек носит обувь. Однако это может вызвать серьезные ожоги или даже смерть, если тело мокрое и человек идет босиком.

Проведение электричества в жидкостях — преимущества и интересные факты

Как электричество проводит в жидкостях? Мы знаем, что под твердыми телами металлы являются лучшими проводниками электричества. Это происходит из-за слабо удерживаемых крайних мобильных электронов, которые перемещаются от одного атома к другому. Напротив, электроны в химической связи жидкостей статичны. Заряды, вносимые растворением соединений в воде, ответственны за проводимость электричества в жидкостях.В воде химическая связь соединения разрывается на множество атомов, несущих на себе положительный или отрицательный заряд. Свободно движущиеся заряды текут, что приводит к электропроводности.

Электролиз или как жидкости проводят электричество?

Явление химического разложения жидкости или раствора, содержащего ионы, при прохождении через них электричества, называется электролизом. Соединения, которые разрывают химическую связь в воде, называются ионными соединениями. Вы думаете о примере; Хлорид натрия — отличный пример ионного соединения.Атомы, несущие заряды, называются ионами. Положительный ион, несущий заряд, называется катионами. Отрицательные ионы, несущие заряд, называются анионами. Теперь, если вы смешаете хлорид натрия с водой, образуются свободно движущиеся ионы. Катионы перемещаются к отрицательному электроду для сбора электронов. Анионы перемещаются к положительному электроду и отдают ему лишние электроны.

Если вы задаетесь вопросом — что происходит, когда электричество передает соединения в расплавленном состоянии, то вот ответ — расплавленное соединение металла распадается на однокомпонентную форму и накапливается на электродах.Газы, выделяющиеся в результате этой химической реакции, рассеиваются в воздухе. Теперь давайте продвинемся вперед и разберемся, что происходит, когда электричество проходит через воду.

Теперь давайте посмотрим, что происходит, когда электричество проходит через воду.

(изображение будет скоро загружено)

Изображение электролиза воды, показывающее разделение воды на водород и гидроксид-ион, движущиеся к катоду и аноду, соответственно, для выделения водорода и кислорода.

Электролиз в воде

Давайте посмотрим, как происходит электролиз воды.Вода диссоциировала на водород и кислород, когда через нее проходил электрический ток. Источник электроники, подключенный к неактивному электроду, например платине, погруженной в воду. Проводит ли чистая вода электричество? Чистая вода — лучший изолятор. Поэтому для улучшения проводимости чистой воды был добавлен электролит. При передаче электроэнергии вода разделяется на положительные ионы водорода и отрицательно заряженные ионы гидроксида. Что же происходит с заряженными ионами?

H₂O = 2H⁺ + OH⁻

Два заряженных иона движутся к противоположным электродам.Перенос электрона от отрицательно заряженного электрода, т. Е. Катода, на ион водорода, приводящий к восстановлению катода. В то время как положительно заряженный электрод, то есть анод, получает электрон от гидроксид-иона, что приводит к окислению анода.

Восстановление на катоде

Ионы водорода движутся к катоду. Эти положительные катионы получают электрон от катода и превращаются в стабильный газообразный водород.

H₂O = 2H⁺ + OH⁻

2 H⁺ (вод.) + 2e⁻ → H₂ (г)

Окисление на аноде

В то время как отрицательный анион гидроксида движется к аноду.Этот отрицательный анион теряет избыток электронов на электроде и превращается в стабильный газообразный кислород.

4 H₂O → 4 OH⁻ (вод.) + 4 H⁺

4 OH⁻ (вод.) → O₂ (г) + 2 H₂O (l) + 4 e

Соотношение образующихся молекул кислорода и водорода равно 2: 1. Электролиз воды производит одну молекулу кислорода на каждые две молекулы водорода. Таким образом, в результате электролиза воды образуется в два раза больше водорода.

Проверка электропроводности жидкостей может выполняться с помощью того же механизма.Возьмите жидкость в емкость, в которой два электрода подключены к батарее и лампочке. Светящаяся лампочка будет указывать на то, что жидкость является хорошим проводником электричества.

Преимущества электролиза

Производство водорода для топлива или выработка электроэнергии с использованием топливных элементов

  • Производство каустической соды из концентрированного физиологического раствора.

  • Одним из наиболее важных применений электролиза является производство тяжелых металлов, таких как алюминий, натрий, кальций.Во время электролиза расплавленных соединений тяжелые металлы осаждаются на электроде. Осажденный металл собирают и используют в различных промышленных целях.

  • Еще одним важным применением электролиза является нанесение покрытия одним металлом на другой. Метод, используемый для покрытия одного металла другим, называется гальваникой. Покрываемый металлом объект используется в качестве катода. Анод изготовлен из металла, на который наносится покрытие. Электролит — это растворимое соединение металла, на которое наносится покрытие.

(изображение скоро будет загружено)

Изображение базовой установки гальваники на ложку для нанесения покрытия, которая выполнена как катод, а анод сделан из металла, который используется для покрытия.

Захватывающий и забавный факт о проводимости электричества в жидкостях

  • Столовые приборы из нержавеющей стали на нашей кухне, такие как ложка, вилка и т. Д., Покрыты медью в процессе электролиза.

  • Посуда, используемая в религиозных местах, покрыта гальваническим покрытием, чтобы превратить ее в дорогую серебряную посуду.

Электрический ток, проводники и изоляторы

Электрический ток, проводники и изоляторы — Phys111

«Какая польза от новорожденного ребенка?»
Бенджамин Франклин
(на вопрос, в чем польза нового изобретения)


  • Движущиеся электрические заряды образуют так называемый электрический Текущий. Это электрические токи в полупроводниковых устройствах. которые несут ответственность за электронные технологии в современном обществе.
    • Проводники — это материалы, допускающие свободное движение электрического заряда. Примеры включают,
      • Металлы
      • Некоторые жидкости
      • Плазма газовая
    • Изоляторы (или непроводники) — это материалы, которые предоставлять значительное сопротивление потоку электрического заряда. Примеры включить,
      • Неметаллы — пластик, дерево, стекло, резина и т. Д.
      • Газы
    • Полупроводники — это материалы, стойкость к текущий поток попадает между проводниками и изоляторами.Таких очень мало материалы, но их важность в электронных технологиях не может быть подчеркнуто достаточно. Примеры,
  • Механизмы проводимости:
    • Металлы (цельные)
      • Каждый атом твердого тела «закреплен», образуя решетку.
      • Внешние электроны в металле слабо связаны с атомными ядро.
      • При приложении внешнего электрического поля эти внешние электроны движутся через материал создается электрический ток.
    • Жидкие проводники и газовая плазма
      • Проводящие жидкости и газы состоят из положительных и отрицательный ионы (заряженные частицы).
      • И положительные, и отрицательные ионы движутся при внешнем электрическое поле применяется, создавая ток.
      • Положительный заряд, движущийся вправо, создает то же самое текущий как равный отрицательный заряд движется влево.
    • Изоляторы
      • Все электроны в этих материалах прочно связаны с атомные ядра.Внешние электрические поля обычно невелики достаточно, чтобы вызвать любой поток заряда.
    • Полупроводники
      • Эти материалы имеют небольшое количество слабосвязанных электроны, количество которых очень зависит от температуры и потенциал разница применяется по всему материалу.

    • Важно понимать, что из-за постоянного электрического токи возникают только тогда, когда поддерживается разность потенциалов в замкнутом схема, входит столько носителей заряда, сколько выходит из любой части цепи. В другими словами, электрический ток не «израсходован»; он имеет такое же значение везде в цепи.


Мэрилин Монро предлагает Эйнштейну: Что ты скажешь, профессор, не должны ли мы пожениться и завести вместе маленького ребенка: что за детка это будет — моя внешность и ваш интеллект!
Эйнштейн: Я боюсь, дорогая, может быть и наоборот …
Альберт Эйнштейн


Доктор К. Л. Дэвис
Физический факультет
Университет Луисвилля
электронная почта : [email protected]

проводимости | Infoplease

проводимость, передача тепла или электричества через вещество, возникающая в результате разницы температур между различными частями вещества, в случае тепла, или разницы в электрическом потенциале, в случае электричества. Поскольку тепло — это энергия, связанная с движениями частиц, составляющих вещество, оно передается такими движениями, переходя из областей с более высокой температурой, где частицы более энергичны, в области с более низкой температурой.Скорость теплового потока между двумя областями пропорциональна разнице температур между ними и теплопроводности вещества. В твердых телах сами молекулы связаны и способствуют теплопередаче, главным образом за счет вибрации относительно соседних молекул; Однако более важным механизмом является миграция энергичных свободных электронов через твердое тело. Металлы, которые имеют высокую плотность свободных электронов, являются хорошими проводниками тепла, в то время как неметаллы, такие как дерево или стекло, имеют мало свободных электронов и также не проводят.Особенно плохие проводники, такие как асбест, использовались в качестве изоляторов, препятствующих тепловому потоку (см. Изоляцию). Молекулы жидкостей и газов расположены дальше друг от друга и, как правило, плохо проводят тепло. Электропроводность состоит из потока зарядов в результате действия электродвижущей силы или разности потенциалов. Скорость потока, то есть электрический ток, пропорциональна разности потенциалов и электропроводности вещества, которая, в свою очередь, зависит от природы вещества, его площади поперечного сечения и температуры.В твердых телах электрический ток состоит из потока электронов; как и в случае теплопроводности, металлы являются лучшими проводниками электричества из-за их большей плотности свободных электронов, в то время как неметаллы, такие как резина, являются плохими проводниками и могут использоваться в качестве электрических изоляторов или диэлектриков. Увеличение площади поперечного сечения данного проводника увеличит ток, потому что больше электронов будет доступно для проводимости. Повышение температуры будет препятствовать проводимости в металле, потому что увеличенные тепловые движения электронов будут иметь тенденцию мешать их регулярному течению в электрическом токе; в неметалле, однако, повышение температуры улучшает проводимость, поскольку освобождает больше электронов.В жидкостях и газах ток состоит не только из потока электронов, но и из потока ионов. Сильноионизированный жидкий раствор, например соленая вода, является хорошим проводником. Газы при высоких температурах имеют тенденцию становиться ионизированными и, таким образом, становятся хорошими проводниками (см. Плазму), хотя при обычных температурах они имеют тенденцию быть плохими проводниками. См. Электрохимию; электролиз; сверхпроводимость.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторское право © 2012, Columbia University Press.Все права защищены.

См. Другие статьи в энциклопедии по следующим темам: Physics

Conductance (Electrical Conductance) and Water

• Water Science School HOME • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Электропроводность (электропроводность) и вода

Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.

Никогда не поздно узнать что-то новое. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество составляют опасную пару.И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но изучая эту тему, я узнал, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которую можно было бы считать «чистой», — это дистиллированная вода (вода, конденсированная из пара) и деионизированная вода (используемая в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.

Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды.Если вы читали нашу статью о воде как «универсальном растворителе », вы знаете, что вода может растворять больше вещей, чем любая другая жидкость. Вода — отличный растворитель. Неважно, выходит ли вода из кухонного крана, находится ли она в бассейне или в собачьей миске, выходит из земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химикатов. Это растворенные в воде вещества. Но не волнуйтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться здоровым.

Свободные ионы в воде проводят электричество

Сотрудник USGS занимается электроловом в реке Фрио, штат Техас.

Вода перестает быть отличным изолятором, как только начинает растворять вещества вокруг себя. Соли , такие как обычная поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)), мы знаем лучше всего. С химической точки зрения соли — это ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу нейтрализуют друг друга, так что раствор является электрически нейтральным (без чистого заряда).Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что определенно не добавляйте соль в воду для ванны «грозовой»). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от стенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде ионы с противоположным зарядом. Жаль, если на пути есть человеческое тело.

Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может по существу игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для себя — массы ионов в воде.Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в воде ванны.

К счастью для гидрологов. Здесь, в Геологической службе США, вода, текущая ручьями, содержит большое количество растворенных солей. В противном случае эти два гидролога USGS могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыб, обитающих в ручьях, и один из способов собрать рыбу для научных исследований — это пропустить через воду электрический ток, чтобы шокировать рыбу («убей их и запряги»).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *