Гальваническая цепь необратимая

Обратимые и необратимые цепи. Общие термодинамические условия обратимости применительно к работе гальванических элементов могут быть сформулированы следующим образом. Гальванический элемент работает обратимо при соблюдении двух условий 1) если его э. д. с. лишь на бесконечно малую величину превышает приложенную к нему извне и противоположно направленную э. д. с. (обратимость условий работы) и 2) если реакция в элементе может быть полностью обращена в противоположном направлении при приложении к нему извне противоположно направленной э. д. с., которая лишь на бесконечно малую величину превышает э. д. с. данного элемента (обратимость самой цепи, т. е. химических реакций, происходящих на электродах). [c.421]

Определение максимальной работы химической реакции методом измерения э. д. с. гальванической цепи. Обратимые и необратимые цепи. Поляризация как причина необратимости. [c.111]

Обратимые и необратимые цепи. Всякая система, дающая электрическую энергию, вследствие протекающих в ней химических реакций или физических процессов, как диффузия и т. д., носит название гальванической цепи. При этом не играет никакой роли, происходит ли реакция между твердыми и жидкими телами, или при участии газообразных веществ. Все цепи или элементы, как их также называют, могут быть разделены на два класса на обратимые и необратимые. К первому классу относится, например, элемент Даниеля цинк/раствор сернокислого цинка/раствор сернокислой меди/медь. Представим себе, что э. с. элемента Даниеля точно компенсируется другой э. с., включенной против нее. Еслы мы нескольк ) уменьшим последнюю, то элемент начинает действовать цинк переходит в раствор, а медь выделяется. Если же мы последнюю э. с. увеличим по сравнению с элементом Даниеля, то медь растворяется, а цинк выделяется, и снова восстанавливается первоначальное состояние. Теоретически об обратимом элементе можно сказать, что максимальная электрическая энергия, получаемая при его действии (при постоянной температуре), как раз достаточна для того, чтобы перевести его в первоначальное состояние. Этим самым дано определение обратимого элемента. [c.160]

Уравнения э. д. с. обратимых гальванических цепей, рассмотренные в гл. IV, сохраняют свою законность лишь при условии, когда никакого тока от исследуемой ячейки не отбирается. Однако на практике химические источники с отбором бесконечно малых токов не имеют смысла. Точно также проведение какого-либо электрохимического процесса становится оправданным, если он длится не бесконечное время, а завершается по возможности быстро, что связано с наложением тока конечной силы. В обоих случаях протекание процессов будет необратимым. Признаком необратимости электрохимических процессов служит отклонение электродных потенциалов от равновесных значений — так называемая электрохимическая поляризация. [c.149]

Для иллюстрации полученных результатов рассмотрим изобарно-изотермический переход из одного и того же исходного состояния в одно и то же конечное состояние разными способами. Конкретным примером может служить химическая реакция в гальваническом элементе. При обратимом проведении процесса (как будет показано в гл. 5, для этого необходимо приложить к клеммам гальванического элемента противоположно направленную разность потенциалов, меньшую, чем ЭДС гальванического элемента, на бесконечно малую величину), может быть получена работа Лтах.р.г. При необратимом проведении превращения тех же количеств веществ, когда преодолеваются внешние силы (например, путем пропускания электрического тока через обмотку электродвигателя), совершается работа Ар,т. Если же внешних сил нет (например, при коротком замыкании цепи), то никакой полезной работы не совершается. Так как G — функция состояния, ее уменьшение во всех трех случаях одинаково, но работа в первом случае равна —ДО, во втором — меньше —ДО, а в третьем равна нулю. [c.75]

Для детального выяснения свойства обратимых и необратимых гальванических элементов представим себе гальванический элемент Э, к полюсам которого приложена извне разность потенциалов V, равная и противоположная по знаку э. д. с. элемента Е = —V (рис. IX. 1). В этом случае ток через элемент идти не будет, так как э. д. с. элемента скомпенсирована внешней разностью потенциалов V. Однако, стоит незначительно сместить подвижный контакт К влево и тем самым незначительно уменьшить внешнюю разность потенциалов, чтобы во внешней цепи в направлении э. д. с. (от плюса к минусу элемента) начал протекать очень слабый ток, если это элемент обратимый . Равным образом, незначительное смещение подвижного контакта К вправо от точки компенсации вызовет устойчивое прохождение через обратимый элемент очень слабого тока в противоположном направлении. [c.481]

Работа А в этом случае складывается из электрической работы во внешней цепи Аз и работы, совершенной газообразным водородом против внешнего давления с учетом изменения объема системы. Термодинамически такая система необратима, и если ток в цепи достаточно велик, то из-за наличия сопротивления в ячейке будет выделяться значительное количество теплоты. Однако если во внешнюю цепь ввести источник электрического тока таким образом, чтобы создать э. д. с. противоположного направления, чем э. д. с. гальванической ячейки (ток в ячейке становится близким к нулю), ячейка будет работать в условиях, близких к обратимым. В обратимых ячейках электродные реакции в прямом и обратном направлениях протекают с одинаковой эффективностью. Для обратимых систем изменение свободной энергии Гиббса связано с выполнением полезной работы А ), которая в рассматриваемой системе равна электрической работе А , совершаемой ячейкой [c.47]

В качестве примера необратимого гальванического элемента можно привести так называемый элемент Вольта, в котором используются медный и цинковый электроды, погруженные в слабый раствор серной кислоты. Если включить этот элемент в электрическую цепь, то ток в цепи будет идти от медного электрода к цинковому при этом цинк растворяется в кислоте, а на медном электроде выделяется водород. Если же попытаться осуществить процесс в обратном направлении, т. е. пропускать через электролит ток от внешнего источника электроэнергии, то в кислоте будет растворяться медный электрод, а на цинковом электроде будет выделяться водород. Следовательно, процесс в этом гальваническом элементе обратить не удается поверхности электродов не возвращаются в исходное состояние. [c.271]

Строго говоря, соотношение (12.1) определяет величину элементарной работы лишь в том случае, когда ток в цепи весьма мал. Эта оговорка является условием обратимости процесса в гальваническом элементе в самом деле, если ток в цепи имеет конечное значение, то неизбежны необратимые потери энергии в виде джоулева тепловыделения внутри элемента. [c.272]

Необратимые и обратимые элементы. Кроме уже упомянутых различий, электрохимические (гальванические) элементы могут быть подразделены на два класса 1) электрохимическая реакция на электродах идет даже в отсутствие тока и 2) она начинается только тогда, когда электроды соединяют проводником и в цепи возникает ток. Примером первого из этих классов является простой элемент, состоящий из цинкового и медного электродов, погруженных в разбавленную серную кислоту, а именно [c.257]

В гальваническом элементе сами по себе равновесные электроды образуют неравновесную систему. Причиной неравнрвесности является разница плотностей электронов в металлах и, следовательно, стремление их переходить от одного металла к другому по внешней цепи. Одновременно во внутренней цепи происходит перенос ионов. Например, если во внешней цепи (рис. 11.2) электроны перемещаются слева направо, то на левом электроде протекает реакция окисления Mi -> +ze , а на правом — реакция восстановления - -ze -> М2. Катионы во внутренней цепи движутся от М к М2. Перенос катионов происходит до тех пор, пока не создается определенное (равновесное) для каждой температуры соотношение концентраций (активностей) электролитов в двух растворах. В качестве примера может служить цинковый элемент Якоби — Даниэля (рис. 11.3). Разомкнутый элемент находится в затормо женном неравновесном состоянии и может пребывать в этом состоянии как угодно длительно. Замыкание электродов металлическим проводником снимает торможение. На Zn-электроде (электрохимически более активном) протекает термодинамически необратимый процесс [c.168]

Обратимые и необратимые цепи. Общие термодинами ческие условия обратимости применительно к работе гальванических элементов могут быть сформулированы следующим образом. [c.407]

Любая гальваническая цепь в целом никогда не находится в равновесии. В необратимом элементе обычно возможно протекание химической реакции и при разомкнутой внешней цепи (реакция 2п + Н2504 в элементе Вольта). Но и обратимая (в указанном выше смысле) цепь в целом далека от термодинамического равновесия. Если такую цепь замкнуть на конечное сопротивление и предоставить самой себе, то во внешней цепи возникает электрический ток измеримой силы, т. е. цепь совершает работу, необратимо приближаясь к равновесию. Разомкнутая цепь только временно сохраняется почти неизменной. Например, в разомкнутом элементе Даниэля — Якоби происходит диффузия ионов Си + че- [c.489]

Любая гальваническая цйяь в целом никогда не находится 1) равновесии. В необратимом элементе обычно возможно протекание химической реакции и при разомкнутой внешней цепи (реакция 2п + Н2504 в элементе Вольта). Но и обратимая (в указанном выше смысле) цепь в целом далека от термодинамического равновесия. Если такую цепь замкнуть на конечное сопротивление и предоставить самой себе, то во внешней цепи возникает электрический ток измеримой силы, т. е. цепь совершает работу, необратимо приближаясь к равновесию. Разомкнутая цепь только временно сохраняется почти неизменной. Например, в разомкнутом элементе Даниэля — Якоби происходит диффузия ионов Си2+ через раствор к цинковому электроду при соприкосновении цинкового электрода с ионами меди происходит необратимая (без совершения работы) реакция вытеснения ионов Сц2+ из раствора металлическим цинком, т. е. та же реакция, которая служит источником тока при работе с лемента. [c.519]

Примером обратимого гальванического элемента является так называемый элемент Даниэля-Якоби, в котором используются медный электрод, погруженный в раствор сульфата меди (Си804), и цинковый электрод, погруженный в раствор сульфата цинка (ZnS04) растворы могут быть разделены пористой водопроницаемой перегородкой для предотвращения перемешивания. При включении этого элемента в электрическую цепь ток идет от медного электрода к цинковому при этом цинк растворяется в растворе электролита и, следовательно, его концентрация в растворе возрастает, тогда как медь из раствора сульфата меди осаждается на медном электроде и, следовательно, концентрация сульфата меди в растворе уменьшается. Если осуществить процесс в обратном направлении, пропуская через электролит электрический ток от внешнего источника, то процесс обращается на цинковом электроде осаждается цинк, и концентрация сульфата цинка в растворе электролита уменьшается, а медный электрод растворяется, и концентрация сульфата меди в растворе электролита увеличивается. Если через этот гальванический элемент в обратном процессе пропустить то же количество электричества, которое отдано электролитом в прямом процессе, то электроды и растворы электролитов вернутся в состояние, соответствующее началу прямого процесса (разумеется, это утверждение справедливо с точностью до необратимых эффектов типа диффузии растворов электролитов через пористую перегородку). [c.271]

Разомкнутый гальванический элемент находится в заторможенном неравновесном состоянии и может пребывать в этом состоянии неопределенно долго. Замыкание электродов металлическим проводником снимает торможение. Происходит перенос электронов в замыкающем проводнике (во внешней цепи) и ионов в растворах (вс внутренней цепи) одновременно на одном из электродов протекает окисление, а на другом — восстаиовлепие. Эти реакции идут термодинамически необратимо и должны прекратиться с наступлением равновесия (рис. ХП.2). [c.130]