Преобразование химической энергии в электрическую

Преобразование химической энергии в электрическую связано с явлением электролитической диссоциации, сущность которого состоит в образовании заряженных частиц — ионов при растворении неко­торых веществ (кислот, солей и др.).

Рисунок. 1 Цинковая пластина в растворе серной кислоты.

Рисунок. 1 Цинковая пластина в растворе серной кислоты.

На рис. 1 показана цинковая пластинка, опущенная в водный раствор серной кислоты (электролит). Цинк растворяется в электро­лите, причем в раствор переходят поло­жительные ионы Zn+. Раствор заряжает­ся положительно, а цинк — отрицатель­но. Растворение цинка обусловлено
химическими силами.

В области контакта цинк — раствор появляется электрическое поле образовавшихся ионов, направленное от раст­вора к цинку.

По мере растворения цинка растет заряд, а вместе с ним и напряженность электрического поля. Электрическое по­ле противодействует переходу ионов Zn+ в раствор, поэтому на определенной ста­дии растворение цинка прекращается.

Такое равновесное состояние соответствует равенству двух сил, действующих на ионы Zn+: химических, под действием которых цинк растворяется, и электрических, препятствующих растворению. Раст­ворение цинка прекращается при наличии некоторой разности потен­циалов ? 1 между цинком и раствором.

Если в тот же раствор поместить пластинку из другого вещества, то описанный процесс будет иметь место и в этом случае. Но получен­ная разность потенциалов ? 2  может быть другой величины — больше или меньше ? 1.

По такому принципу образуется э. д. с. гальванического элемента и аккумулятора (рис. 2 а, б).

Рисунок 2. Режим зарядки свинцового аккумулятора.

Рисунок 2. Режим зарядки свинцового аккумулятора.

При соединении пластин I и II проводником в замкнутой цепи будет действовать э. д. с. химического элемента

Eа = ? 1  — ? 2,

и установится электрический ток.

В данном случае э. д. с. создается и поддерживается при работе элемента химическими силами (сторонние силы), и, следовательно, можно говорить о преобразовании химической энергии в электрическую.

Электрический ток в гальвани­ческом элементе сопровождается необратимыми электрохимическими процессами, которые можно опи­сать определенными химическими реакциями.

Применение гальванических элементов ограничено — в единицу времени они могут дать лишь незна­чительное количество электриче­ской энергии, а срок их работы невелик и заканчивается, когда активное вещество электродов в определенной степени будет израс­ходовано.

http://youtu.be/38B0dSKqZtU

Значительно большее примене­ние имеют аккумуляторы, электро­химические процессы которых об­ратимы. Обратимость электрохими­ческих процессов позволяет прово­дить многократную зарядку и раз­рядку аккумуляторов. При зарядке в них накапливается определенное количество химической энергии за счет израсходованной электрической энергии, а при разрядке эта энергия может быть использована в электрической цепи в виде элек­трической энергии.

КОММЕНТАРИИ
  1. Иван

    Извините пожалуйста, но ионы цинка имеют заряд 2+, а не +. Если не верите, то загляните в таблицу растворимости, там все очень хорошо видно.

    Ответить
  • Добавить комментарий

×
Top