Тепловой гальванического элемента

Одни атомы или ионы притягивают электроны сильнее, чем другие. Когда электроны получают возможность перетекать от менее притягивающих их атомов или ионов к сильнее притягивающим их атомам или ионам, достигается более устойчивая ситуация и происходит выделение энергии. Если не принять специальных мер, эта энергия рассеивается в форме тепла, т. е. приводит к повышению беспорядка (энтропии). Но если удается физически разделить полуреакции, в одной из которых высвобождаются, а в другой поглощаются электроны, то поток электронов из одной области в другую можно использовать для вьшолнения электрической работы. На этом принципе основано действие всех гальванических элементов. [c.193]

Для гальванического элемента, работающего в обратимых условиях, э. д. с. при 298 К больше, чем при 273 К. Работает этот элемент с выделением или погло-ш,ением тепла [c.64]

Представим себе, что реакция в гальваническом элементе, помешенном в калориметр, осуществляется обратимо, например провода от электродов выведены из калориметра и электрический ток производит работу. Тогда, очевидно, часть освободившейся при реакции энергии превратится в работу А еи а другая— останется в виде тепла д обр и может быть измерена в калориметре. Хотя в принципе величину добр и можно измерить в калориметре как поглощенную теплоту, но такое определение будет не совсем точным, так как нельзя строго соблюсти условие бесконечной медленности процесса. Однако, сопоставляя (ХУ.бЗ )и (ХУ.47), получим соотношение [c.426]

Простое сжигание водорода, например в калориметрической бомбе, сопровождается большим выделением тепла (68 ккал/моль). Если эту же реакцию провести (при постоянной температуре) электрохимическим путем в гальваническом элементе, то она может дать электрический ток. Схема такого гальванического элемента показана на рис. IX.1. [c.153]

Представим себе, что гальванический элемент, помещенный в калориметр, замкнут накоротко. В этом случае производимая им электрическая энергия полностью превратится в тепло, количество которого равно тепловому эффекту реакции ДЯ, и, следовательно, работа будет равна нулю. Пусть теперь реакция в элементе осуществляется обратимо, например провода от электродов выведены из калориметра и электрический ток производит работу. Тогда, очевидно, часть освобождающейся при реакции энергии превратится в электрическую работу А, а другая часть д останется в виде тепла и будет измерена в калориметре. Согласно первому закону термодинамики [c.159]

Методика определения. Сухую батарею и микроамперметр (вместо гальванометра) подключают к соответствующим клеммам потенциометра. В титрационный сосуд (стакан емкостью —200 мл) опускают магнитную мешалку, наливают 50 мл теплого свежеприготовленного 5%-ного раствора пирофосфата натрия и ставят стакан на подставку магнитной мешалки. При хорошем перемешивании в стакан медленно вносят пипеткой 20 мл испытуемого раствора марганца (II). Если образующийся белый осадок не исчезает, то раствор непригоден для дальнейшей работы (так случается при анализе растворов сплава). В прозрачный раствор пирофосфатного комплекса марганца (И) опускают индикаторный Pt-электрод и одно колено электролитического ключа, другой конец которого находится в стакане (емкостью около 100 мл), содержащем насыщенный раствор КС1 и Нас.КЭ. Электролитический ключ заполнен насыщенным раствором КС1. Pt-Электрод подключают к положительному полюсу потенциометра, а Нас. КЭ последовательно с реостатом — к отрицательному. Сопротивление, отбираемое из реостата и включаемое в цепь гальванического элемента, должно быть такой величины, чтобы в момент скачка потенциала сила тока в цепи не превышала верхнего предела показания шкалы микроамперметра. Перед началом титрования э. д. с. гальванического элемента компенсируют потенциометром. В этом методе нет необходимости настраивать потенциометр стандартным элементом Вестона, так как величина э. д. с. не имеет значения, а напряжение, взятое от потенциометра как от делителя напряжения, сохраняется постоянным. [c.67]

Химические процессы всегда сопровождаются рядом физических явлений. Например, при сгорании магния выделяется много света, при сгорании бензина —много тепла. В гальванических элементах химические процессы являются источником электрической [c.5]

У гальванического элемента, работающего в обратимых условиях, ЭДС при 25°С больше, чем при 0°С. Работает ли этот элемент с выделением или поглощением тепла [c.223]

Специальное устройство — гальванический элемент — позволяет направлять поток электронов по металлическим проводникам. Например, реакция окисления водорода, сопровождающаяся большим выделением тепла, используется в элементе, схема которого представлена на рис. VH. 1. [c.113]

Работа большинства элементов сопровождается выделением тепла (<7<0) и, следовательно, э. д. с. уменьшается с ростом температуры. Немногочисленные элементы, наоборот, имеют dE/dT >0 и д>0, т. е. они поглощают тепло из окружающей среды и превращают его в работу. Это, однако, не противоречит второму закону термодинамики, так как действие гальванического элемента не является периодическим. [c.118]

Сначала представим себе, что гальванический элемент, помещенный в калориметр, является коротко замкнутым. В этом случае производимая им электрическая энергия полностью превратится в тепло, количество которого равно энтальпии реакции АН, и, следовательно, работа будет равна нулю. [c.211]

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, гальванические элементы, в к-рых электрич. энергия образуется благодаря хим. р-ции между восстановителем и окислителем, непрерывно поступающими к электродам извне (о принципе действия Т. э. см, Химические источники тока). Восстановителем на отрицат. электроде чаще всего служит Н2, иногда гидразин, окислителем на положительном — О2 или воздух. Материал электродов оказывает на электрохим. р-цию существ, каталитич. действие (см. Электрокатализ). Совокупность батареи Т. э. и устройств для обеспечения и регулирования подачи реагентов, отвода продуктов р-ции и тепла и т. п. наз. электрохим. генератором. [c.584]

При >0 получаемая работа A—zFE больше энергии, освобождающейся в результате реакции. Избыток энергии черпается. из окружающей среды. Если доступ тепла извне будет затруднен, то элемент при работе будет охлаждаться. Известны гальванические элементы, в которых протекающая реакция является [c.301]

При А /< энтропия системы понижается, т. е. если процесс протекает изотермически, то тепло уходит в окружающее пространство. Равным образом без понижения температуры тепло не может превратиться в работу. Например, при 18° сродство образования воды на 11,7 ккал/моль меньше, чем теплота образования воды (см. стр. 167). Если 18 г гремучего газа при 18° дать обратимо превратиться в воду (это можно приближенно "осуществить, если процесс проводить в гальваническом элементе из водородного и кислородного электродов), то в качестве энергии, производящей работу, можно использовать лишь величину Л= 56,7 ккал (в нашем примере в качестве электрической энергии), хотя теплота образования составляет ккал. Разница отдается в виде тепла в окружающее пространство. Энтропия воды, следовательно,при данной температуре Т = 291° К) на 11,7/291 = 0,039 к ол меньше, чем энтропия гремучего газа. Для разложения 18 г воды, наоборот, нужно использовать только такое количество электроэнергии, которое соответствует 56,7 ккал. Разница в количестве 11,7 ккал получается из окружающего пространства, если процесс идет изотермически и обратимо (ср. стр. 167 и сл). [c.166]

Превращение, протекающее в гальваническом элементе, производит электрическую энергию, величина которой дается произведением напряжения на клеммах и количеством электричества, перешедшего от одного полюса к другому. Максимальная работа совершается в том случае, если при превращении электричества в тепло не происходит потерь энергии. В соответствии с этим напряжение на клеммах достигает наивысшего значения, если прохождению тока препятствует точно компенсирующая напряжение противодействующая сила, следовательно, для элемента в обесточенном состоянии. [c.166]

Химические процессы всегда сопровождаются рядом физических явлений. Например, при сгорании магния выделяется много света, при сгорании бензина — много тепла. В гальванических элементах химические процессы являются источником электрической энергии и т. д. Изучение этих явлений также представляет одну из важных задач химии. [c.5]

Химические пропессы всегда сопровождаются рядом фи.зических явлений. При сгорании магния, например, выделяется много света, при сгорании дров и угля—много тепла. Иногда (например, в гальванических элементах) в результате химических процессов выделяется электрическая энергия и т. д. Изучение этих явлений также входит в задачи химии. [c.9]

По отношению к интересующим нас химическим системам — гальваническим элементам — можно, таким образом, сказать, что работа, совершаемая элементом, или получаемая от него электрическая энергия зависит не только от теплового эффекта токообразующей реакции, но и от того, поглощает или выделяет элемент тепло во время работы. [c.23]

К- п. д. различных процессов или установок, где происходит превращение энергии, сильно отличаются друг от друга. Как правило, с наибольшим к. п. д. происходит превращение в тепло. Механическая, электрическая, химическая и другие виды энергии практически могут быть на 100% превращены в тепло. Коэффициент полезного действия при превращении механической энергии в электрическую на гидроэлектростанциях достаточно высок 90—95% (табл. 1). Хороший к. п. д. мы имеем также при непосредственном (минуя стадию тепла) превращении химической энергии в электрическую в гальванических элементах. Однако в настоящее время в связи с техническими трудностями гальванические элементы не могут использоваться для получения электроэнергии в больших количествах (об этом мы будем подробно говорить в главе III). [c.26]

Правомерно задать такой вопрос если включение тепловой энергии как промежуточной стадии при превращении химической энергии в работу или электрическую энергию столь невыгодно, то почему же большая часть электрической энергии и механической работы на сегодняшний день все же производится при помощи тепловых двигателей (паровые машины, бензиновые и дизельные двигатели) Причина заключается в том, что для создания надежно работающих тепловых двигателей достаточно знания законов движения макроскопических тел, а также макроскопических свойств тепла. Для создания же гальванических элементов, не имеющих макроскопически движущихся деталей, надежно и экономично работающих в промышленных масштабах, нужно глубоко изучить соответствующие законы движения молекул, атомов и электронов. Только в таком случае возможно создание большого количества дешевых гальванических элементов, надежно работающих в условиях производства. Из-за недостаточности знаний в этой области человечество из года в год несет потери энергии, размер которых даже не поддается оценке. Поэтому высокоразвитые страны вкладывают средства в чрезвычайно дорогие исследования с целью восполнить этот пробел (гл. IV, 4,5). [c.28]

Полученную тепловую энергию можно различными способами превратить в другие, нужные нам виды энергии. Однако в ряде случаев освобождающаяся химическая энергия превращается в другие виды непосредственно, без промежуточной стадии тепла. Например, в гальванических элементах электрическая энергия прямо получается из химической в процессах, сопровождающихся химической люминесценцией, часть химической энергии непосредственно преобразуется в энергию оптического излучения в живых организмах часть энергии, освобождающейся при распаде различных веществ, используется для синтеза энергетически более богатых соединений [c.56]

При обычном получении энергии вне живых организмов (при горении) химическая энергия почти полностью превращается в тепло — никакая работа непосредственно не производится . Такое положение нас устраивает лишь в случае, когда мы используем энергию для отопления, но не тогда, когда из этого источника мы хотим получить другой вид энергии механическую, электрическую, световую и т. д. Таким образом, непосредственное превращение химической энергии в электрическую — задача первостепенной важности. Такое превращение можно осуществить в гальванических элементах (см. гл. IV, 4). Однако материалы, необходимые для известных в настоящее время, надежно работающих гальванических элементов слишком дороги, чтобы использовать эти элементы в широких масштабах в качестве источников энергии. В настоящее время весьма интенсивно проводятся исследования с целью создания надежных в эксплуатации гальванических элементов (так называемых топливных элементов), в которых использовались бы энергоносители, имеющиеся в достаточном количестве в нашем распоряжении. [c.56]

Существуют устройства, в которых химическая энергия непосредственно, без промежуточного преобразования в тепло, превращается в электрическую энергию —это гальванические элементы (сухие элементы и аккумуляторы), применяемые пока лишь для получения относительно малых количеств энергии. Материалы, используемые для создания известных на сегодняшний день, надежно работающих гальванических элементов, слишком дороги для производства энергии в больших масштабах. До сих пор еще не удалось создать из дешевых материалов надежно работающие гальванические элементы, пригодные для широкого применения. Кроме того, еще недостаточно изучены [c.103]

В гальванических элементах в тепло превращается лишь небольшая часть освобождающейся химической энергии (это количество строго определено теорией). Основная же часть химической энергии непосредственно переходит в электрическую, что в корне отличается от процессов, протекающих в тепловых машинах, где освобождающаяся химическая энергия предварительно полностью превращается в тепло. [c.131]

Какие же факторы определяют величину работы, по лучаемой при помощи гальванического элемента Если полюса гальванического элемента просто соединены про водом, то вся освобождающаяся в химическом процессе энер гия полностью переходит в тепло (например, в карманном фонаре под действием этого тепла светится вольфрамовая нить лампы накаливания). В этом случае элемент не может быть использован для получения работы. Если же присоединить к полюсам гальванического элемента соответствующий электродвигатель постоянного тока, то вся эта система в целом будет производить работу (так, акку- [c.140]

Зная эти соотношения, можно легко установить связь между э. д. с. элементов и теплотой реакции процесса получения тока. Теплота реакции — это то количество тепла, которое освобождается в случае, если процесс получения тока в гальваническом элементе (в случае элемента Даниэля — реакция (3.2)) протекает без совершения полезной работы. Количество этого тепла равно общему количеству энергии, освобождающейся в данном процессе оно может быть непосредственно измерено с помощью кало- [c.143]

Если соединить проводником полюса гальванического элемента, то в проводнике потечет ток. Это значит, что химическая энергия переходит в электрическую, которую мы можем превратить в тепло, механическую работу, магнитную энергию и т. д. в зависимости от наших целей. Во время работы элемента разность потенциалов между его полюсами изменяется и становится меньше чем э. д. с. Установившаяся при этом разность потенциалов называется напряжением на клеммах. [c.160]

По всей вероятности, топливные элементы будут играть важную роль также на транспорте (электрокары, автомобили, локомотивы, суда). При этом очень существенно, что их к. п. д. не зависит от мощности в отличие, например, от паровых турбин, которые имеют тем выше к. п. д., чем больше их мощность. Гальванические элементы, как и электромоторы, хорошо переносят кратковременные перегрузки, следовательно, при проектировании эти перегрузки можно не учитывать. Тепловые же двигатели нельзя перегружать, поэтому они должны быть рассчитаны на более высокую пусковую нагрузку. Применение аккумуляторов может дать возможность использовать часть энергии торможения вместо тормозных колодок предлагается для торможения транспортного средства применять его собственный электродвигатель, который включают как динамо-машину, и полученным током частично подзаряжают аккумулятор. При торможении транспортных средств, приводимых в действие тепловыми двигателями, их кинетическая энергия полностью превращается в тепло и рассеивается в окружающую среду. Большое преимущество топливных элементов по сравнению с тепловыми генераторами состоит в том, что они не загрязняют воздуха и не отравляют биосферы. [c.245]

Если электрохимические процессы в гальваническом элементе протекают термодинамически обратимо при силе тока I, равной нулю, то джоулево тепло не выделяется. При условии термодинамической обратимости можно воспользоваться известными формулами для установления количественных связей между электрическими параметрами и величинами, характеризующими химический процесс. Пусть в электрохимической системе термодинамически обратимо при Т = onst протекает процесс [c.316]

Теоретический и практический интерес представляют гальванические элементы с металлическими электродами. Рассмотрим, например, реакцию 2п (т) + Си504 (води, р-р) = 2п804 (водн. р-р) + Си (т) или 2п (т) + Си + = + Си (т), которая может быть осуществлена двумя путями. Если цинковую пластинку поместить в раствор медного купороса, то произойдет выделение металлической меди и растворение цинка. Электроны переходят от цинка непосредственно к меди, и реакция протекает необратимо — без производства работы, а сопровождается только выделением тепла. [c.156]

В отличие от гальванических элементов топливные элементы не могут работать без вспомогательных устройств. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в батареи. Для обеспечения непрерывной работы батареи топливных элементов необходимы устройства для подвода в элемент топлива и окислителя, вывода продуктов реакции и тепла из элемента. Система, состоящая из батареи топливных элементов, устройств для подвода топлива и окислителя, вывода из элемента продуктов реакции, поддержания и регулирования температуры, получила название электрохимического генератора. Электрохимические генераторы могут включать в себя устройства для обработки топлива или окислителя. Например, углеюдороды подвергают обработке водяным паром в присутствии катализаторов для получения водорода, который затем направляется в топливный элемент [c.363]

ЭДС гальванического элемента, в котором протекает реакция 2Ag + Hg2 l2 = 2Ag l + 2Hg, определяется выражением /(В) = -0,0556 + 3,388-10-4/ . Найдите количество тепла, поглощающегося при работе этого элемента, и изменение энтальпии в результате реакции. [c.100]

Таким образом, температурный коэффициент э. д. с. dEJdT связан с количеством тепла, которое выделяется или поглощается при обратимой работе гальванического элемента. [c.118]

Очевидно, чем ближе протекание реакций в гальваническом элементе к условиям обратимости, тем большая часть АО превращается в работу. Величина Р, которая характеризует связанную энергию, определяет количество тепла, неизбежно выделяющегося (или поглощающегося) в том случае, когда элемент работает обратимо. Так как 1дА0/дТ)р = —А8 и (дАО/дТ)р=—пр( Е/йТ] то [c.211]

Хилшческие реакции обычно сопровождаются выделением или поглощением энергии. Эти энергетические эффекты выявляются в различных форлшх в соответствии с разными видами энергии. В одних случаях реакции сопровождаются вь. делением или поглощением тепла. Например, сгорание топлива происходит с выделением теила, а разложение карбоната кальция при нагревании — с поглощением тепла. В других случаях происходит выделение или поглощение электрической энергии. Так, при работе гальванического элемента или аккумулятора электрическая энергия получается большей частью за счет протекания соответствующей хилп1ческой реакции, а электролизом (т. е. при затрате электроэнергии) люжно осуществить разложение воды на водород и кислород. В третьих случаях реакции сопровождаются выделением света, как, например, при сгорании магния (магниевая вспышка), или поглощением света, как при разложении бролпгда серебра светом [c.28]

Гальванические элементы, э. д. с. которых уменьшается с увеличением температуры, то есть dEldT < О, отдают в окружающее пространство тепло, равное AU — [c.145]

Если э. д. с. растет при увеличении температуры, то есть dEldT > О, то, элемент будет давать больше электрической энергии, чем соответствующая теплота реакции элемент поглощает тепло из окружающей среды и также превращает его в электрическую энергию. В этом случае в гальваническом элементе возможен эндотермический процесс, при котором химическая энергия увеличивается за счет превращения термической энергии окружающего пространства. К такому типу элементов принадлежит элемент Бугарского, в котором оба электрода сделаны из ртути. Один из них находится в растворе КС1, насыщенном хлористой ртутью, второй — в растворе КОН, насыщенном закисью ртути (в обоих случаях раствор пересыщен, а нерастворенный излишек соединений ртути выпадает как нерастворимый осадок) [c.145]

Мы видим, что напряжение на клеммах будет тем ближе к э. д. с. (то есть Гй/(г +Гй), приближается к 1), чем меньше внутреннее сопротивление (г ) по сравнению с внешним (Гй). Поэтому гальванические элементы, предназначенные для практического применения, должны иметь возможно меньшее внутреннее сопротивление по сравкетю с сопротивлением нагрузки. Это важно еще и по той причине, что прохождение электрического тока неизбежно сопровождается выделением тепла, которое пропорционально сопротивлению цепи. По закону Джоуля ток силой / выделяет в проводнике с сопротивлением г в одну секунду 0,239 V кал тепла, если I измеряется в амперах, а г в омах. Следовательно, чем больше внутреннее сопротивление гальванического элемента, тем сильнее (при прочих одинаковых условиях) он нагревается, что весьма нежелательйо. [c.162]