Электрическая работа гальванической цепи

Работа электрического тока равна произведению числа молей перенесенных электронов п, постоянной Фарадея Р = =96 484 Кл/моль и напряжения в электрической цепи. Так как электродный потенциал — это ЭДС гальванической цепи с водородным электродом, то работу электродной реакции можно рассчитать относительно работы реакции стандартного водородного электрода [c.331]

Электрическая работа гальванической цепи (элемента) представляет собой величину [c.166]

В гальванических элементах (рис. 11.2 и 11.3) химические реакции на электродах протекают тем медленнее, чем большим сопротивлением обладает внешняя цепь (выводы, вольтметр). Принципиально можно замкнуть электроды проводником бесконечно большого сопротивления, и реакция будет идти бесконечно медленно, так что в каждый момент будет существовать равновесие между электродами и растворами. Такое течение реакции является обратимым. В случае термодинамически обратимого процесса получается максимальная электрическая работа. Она равна ЭДС элемента ( ), умноженной на переносимый заряд. Если во время реакции произойдет восстановление и окисление 2 моль однозарядных ионов, то, по закону М. Фарадея, перенесенный заряд равен где Р — число Фарадея. Электрическая работа при изо-барно-изотермическом процессе совершается за счет убыли энергии Гиббса, поэтому — АС = гРЕ. Подставив это выражение в уравнение Гиббса — Гельмгольца (2.39), получают — гРЕ = АН,— [c.170]

Когда в гальваническом элементе реакция протекае обратимо, уменьшение свободной энергии равно электрической работе, произведенной цепью, т. е. [c.96]

Если электрохимическая система работает как источник электрического тока (гальванический элемент, аккумулятор), поляризация электродов приводит к снижению напряжения на его клеммах. Допустим, что электродам электрохимической цепи в равновесном состоянии свойственны процессы [c.516]

Работа электрического тока равна произведению числа молей перенесенных электронов п, постоянной Фарадея / = 96 484 Кл/ /моль и напряжения в электрической цепи. Так как электродный потенциал — это эдс гальванической цепи с водородным элект- [c.265]

Многие химические реакции могут быть осуществлены в гальваническом элементе, причем при расходовании 1 г-экв реагирующего вещества через электрическую цепь проходит 9,65 10 Кл электричества (число Фарадея). Производимая при этом электрическая работа равна [c.19]

Во втором случае вследствие 7а = Е ток в цепи отсутствует, т. е. электроны не перемещаются по проводнику следовательно, не совершается электрическая работа, не происходит изменение энергии системы. Это значит, что гальваническая пара находится в состоянии термодинамического равновесия. [c.248]

Возникающий в цепи поток электронов — электрический ток — может быть использован для совершения работы. Таким образом, электрическая энергия гальванического элемента является следствием соответствующих электрохимических процессов, протекающих на обоих электродах. При разомкнутой внешней цепи электрохимические процессы (с отдачей и приобретением частицами вещества электронов) также протекают, но так как ток при этом не отбирается (/ = 0), то в системе устанавливается динамическое равновесие. Разность равновесных потенциалов при выключенной внешней цепи называется электродвижущей силой (э.д.с.) химического источника электрической энергии и обозначается через Е [c.138]

Для упрощения в таких схемах обычно опускается внешняя цепь. Как видно, внутри гальванического элемента идет химическая реакция, а во внешней цепи элемента протекает электрический ток, т. е. в гальваническом элементе происходит превращение химической энергии в электрическую. При помощи гальванического элемента можно совершить электрическую работу за счет энергии химической реакции. [c.187]

Удаление с цинковой пластинки избытка электронов (по внешней цепи) обеспечивает переход в раствор все новых количеств катионов цинка. В результате этого по мере работы гальванического элемента цинковая пластинка постепенно растворяется. Когда весь цинк растворится, т. е. перейдет в состояние катионов 2п", электрический ток прекращается. [c.318]

Поскольку гальванический элемент дает ток, он может производить электрическую работу А, например вращать электрический мотор. Эта работа будет максимальной, если элемент работает обратимо. Электрическая работа равна произведению разности потенциалов между электродами, т. е. электродвижущей силы Е (э.д.с.), на количество протекшего через цепь электричества. В рассматриваемом элементе, когда в реакцию вступает по 1 моль двухвалентных цинка и меди, через цепь переносится количество электронов, равное удвоенному числу Авогадро — Ма (6,02-102 ), или, другими словами, 2 моль электронов, которые переносят количество электричества, равное 2-96 485 Кл или 2 фарадея (2Е). Поэтому работа А = 2РЕ. В общем случае А = пРЕ, где п —число электронов, которые участвуют в реакции, протекающей в элементе. Так как при обратимых процессах при постоянных р и Г работа равна убыли энергии Гиббса Л = —АО, то [c.105]

Теория электрических цепей, очевидно, ведет свое начало с работ Г. Ома, который первым поставил изучение электротехнических объектов на математическую основу. Дело не только в том, что ему принадлежит известный закон, устанавливающий пропорциональную зависимость между силой постоянного тока и разностью потенциалов (напряжением). Он ввел и уточнил такие фундаментальные понятия, как сила тока, электродвижущая сила (эд.с.), напряжение, сопротивление [96], а также, по-видимому, и сам термин цепь , поскольку название его работы [292], упоминание о которой имеется в БСЭ [29], в переводе на русский звучит как Гальваническая цепь, обработанная математически . [c.7]

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]

Процессы, происходящие в гальваническом элементе при замыкании внешней цепи, протекают самопроизвольно. В гл. II было показано, что эти процессы сопровождаются уменьшением свободной энергии в системе до установления равновесия в ней. Уменьшение свободной энергии есть мера максимальной работы, которую может совершить какая-либо система. Для гальванического элемента, следовательно, это уменьшение характеризует максимальную электрическую работу, совершаемую элементом, т. е. [c.123]

Гальванический элемент представляет собой систему, состоящую из проводников первого (металлы) и второго (электролиты) рода, находящихся в контакте друг с другом. На границах раздела различных проводников, например металл—раствор, создаются скачки потенциалов (в дальнейшем—потенциалы), в результате чего в гальваническом элементе возникает электродвижущая сила. При работе гальванического элемента химическая энергия реакции, протекающей в нем, переходит в электрическую энергию. Если химическая реакция протекает в элементе обратимо, то и сама цепь будет обратимой, а получаемая при этом работа—максимальной. [c.280]

Обозначим теперь электродвижущую силу цепи через а приложенную извне разность потенциалов — через Е ,. Предположим, что уменьшена на бесконечно малую величину. Тогда стремление электрохимической реакции протекать самопроизвольно слева направо преодолеет действие приложенной извне разности потенциалов, и в проволоке снаружи цепи электроны начнут перемещаться слева направо. Направляя движение электронов навстречу приложенной разности потенциалов, гальваническая цепь совершает электрическую работу против окружающей среды. Величина этой работы при условии, что работа, произведенная над [c.161]

Если погрузить два различных твердых тела, обладающих электронной проводимостью, например два металла, в раствор электролита, то можно установить наличие разности потенциалов между ними. Такие твердые тела называются электродами. При замыкании электродов на некоторое внешнее сопротивление можно обнаружить в цепи длительно протекающий электрический ток. Следовательно, система из двух электродов, разделенных слоем электролита, способна производить электрическую работу, т. е. служить источником электрической энергии. Подобные системы называются гальваническими элементами. [c.201]

Из рис. 144 видно, что как только гальванический элемент начнет работать и в цепи его появится электрический ток, потенциалы электродов сблизятся и, следовательно, э. д. с. элемента уменьшится. Действительно, теперь Е = ф — ф и < Емакс-Соответственно уменьшится и величина работы, совершаемой элементом, так как при одинаковом количестве электричества zF (при одинаковом количестве вещества, прореагировавшего на электродах) работа определяется величиной э. д. с. Уменьшение э. . с., наблюдаемое при работе гальванического элемента, может быть названо поляризацией его. [c.556]

При электролизе и работе гальванических элементов на электродах протекают окислительно-восстановительные реакции. В узком смысле под окислительно-восстановительными цепями понимаются такие, у которых у электродов в растворе имеется смесь окислителя и восстановителя. Электрический ток в такой цепи возникает и течет за счет энергетического эффекта окислительно-восстановительной реакции в растворе у электродов. Электроды не принимают участия в реакции, а являются только проводниками электричества. [c.369]

Предположение А. Вольта о том, что электрическая энергия гальванического элемента возникает в месте контакта двух разных металлов, долгое время держалось в науке (контактная теория). Вместе с тем, некоторые исследователи склонны были рассматривать в качестве источника энергии те химические процессы, которые совершаются в элементе во время его работы. Насколько трудно науке далось выяснение причины и места возникновения электрической энергии в гальваническом элементе, видно из статьи Ф. Энгельса Электричество , в которой он критически рассматривает книгу немецкого физика Г. Видемана Учение о гальванизме и электромагнетизме (1872 г.). Отмечая путаницу и противоречия в учении об электричестве, Ф. Энгельс, используя закон сохранения и эквивалентности энергии, критикует контактную теорию А. Вольта и приходит к выводу, что .. . благодаря химическому действию освобождается избыток энергии, превращающийся при помощи приспособлений цепи в электричество . Этот совершенно правильный вывод можно было сделать лишь в результате проникновения в науку закона сохранения энергии. [c.13]

Мы видим, что самопроизвольное окисление металла выражается поляризационной диаграммой, подобной диаграмме, приведенной на рис. 144 и описывающей работу гальванического элемента. Действительно, и в гальваническом элементе имеет место окисление одного из электродов, протекающее за счет восстановления, происходящего на другом электроде. Различие между системой, представляющей гальванический элемент, и самопроизвольно окисляющимся металлом заключается в том, что процессы окисления и восстановления в гальваническом элементе пространственно разделены — они протекают на разных электродах. Вследствие этого при размыкании цепи элемента потенциалы обоих электродов, находящихся в различных растворах, принимают равновесные значения, а при замыкании в цепи элемента течет электрический ток. Энергия, освобождающаяся за счет химических реакций, происходящих на электродах, частью превращается в тепло, а частью расходуется на совершение электрической работы. [c.566]

Значительная часть наших сведений о строении двойного электрического слоя на границе металл/раствор и множество различных работ по измерению скачков потенциала в гальванических цепях была получена при помощи капиллярного электрометра на ртутных электродах. Ранее считали, основываясь на работах с очень разбавленными амальгамами, что природа электрода слабо влияет на э. к. м. Фрумкин и Городецкая [57] убедительно опровергли эти представления путем простого наблюдения сдвига 1 э.к.м. ртути при добавлении к ней различных количеств таллия (вплоть до 41%). В некоторых более новых работах это было показано на амальгамах меди [58], а также и на других амальгамах [59, 60]. Образование амальгамы является, очевидно, причиной появления на некоторы х электрокапиллярных кривых двух максимумов [61, 62]. [c.206]

Принцип работы ион-селективного электрода, устройство которого показано на рис. 1, основан на измерении ЭДС соответствующих гальванических цепей. Несмотря на сравнительно большое электрическое сопротивление известных в настоящее время ион-селективных электродов, выпускаемое нромышленностью стандартное потенциометрическое оборудование позволяет достаточно точно измерять величины мембранных потенциалов. По мере совершенствования электродов точность их измерения без особого труда может быть значительно повышена, так как измерение электрических величин является одной из наиболее освоенных областей приборостроения. [c.136]

Если реакция протекает между свободными ионами, то при известных условиях можно заставить ее итти таким образом, что ее химическая работа превращается не в теплоту, а в электрическую энергию. Последняя измеряется произведением заряда яа падение напряжения. Как и всюду до сих пор, будем расчеты вести по отнощению к одному реагирующему молю. Если в приспособлении, осуществляющем упомянутый переход химической энергии в электрическую, называемом гальванической цепью, реагируют молярные количества, то заряд, переносимый таким молем ионов, равен на основании закона Фарадея гР, гдегг—валентность иона и—константа Фарадея, т. е. заряд, переносимый одним молем одновалентных ионов ( = 96490 кулонов). При разности напряжений на обоих электродах в Е вольт (V) электрическая работа, сопровождающая в гальванической цепи реакцию одного моля, будет хрЕ. Если, с другой стороны, обозначить работу этой реакции, также отнесенную к одному молю, через А и рассматривать условия, в которых эта работа нацело превращается в электрическую энергию (обратимый элемент), то [c.346]

Электронопроводящая фаза (металл, уголь, графит и пр.), вместе с раствором или расплавом электролита образует полуэлемент. Из двух полуэлементов получают электрохимическую цепь (гальванический элемент). Как видно, в электрохимических цепях имеются твердые фазы (левый и правый электроды) и жидкие фазы (растворы, примыкающие к электродам). Могут быть также и газовые фазы, граничащие с раствором н электродами (по свойствам близкие к вакууму). Разность потенциалов между двумя точками определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы перенести элементарную частицу электричества из одной точки в другую. Если обе точки находятся в одной и той же фазе, то работа переноса заряда будет электрической и разность потенциалов между выбранными точками можно измерить или вычислить. Если точки лежат в двух разных фазах, то перенос элементарной частицы электричества будет связан не только с электрической работой, но и с химической, поскольку химические потенциалы этой частицы в разных фазах неодинаковы. Поэтому энергетическое состояние заряженной частицы характеризуется суммой химического потенциала и ее электрической энергии в данной фазе [c.161]

При работе гальванического элемента на каждом электроде растворяется или разряжается z г-экв вещества. Следовательно, согласно закону Фарадея, по внешней цепи протекает z-F К) л электричества. Электрическая энергия, получаемая от элемента, опреде.ияется произве дением z-F E, где Е - ЭДС, основная характеристика гага,ваш1ческого элемента F - число Фарадея (F = 96500 кул = 23062 кал/г-экв). [c.115]

Гальванический элемент, предназначенный для получения электрической работы, представляет собой замкнутую электрическую цепь. Гальванические элементы могут состоять из электродов, погруженных в один и тот же электролит или в электролиты разной природы. В зависимости от того, имеет ли место перенос ионов через жидкостную фаницу, электрические цепи называют цепями без переноса и с переносом. [c.258]

Во время работы гальванического элемента, изображенного на рис. 19.2, окисление Zn приводит к появлению дополнительных ионов Zn-" в анодном отделении элемента. Если не существует способа нейтрализации их положительного заряда, дальнейщее окисление приостанавливается. Подобно этому восстановление Си вызывает появление избыточного отрицательного заряда в растворе в катодном отделении. Принцип электронейтральности соблюдается благодаря миграции ионов через солевой мостик , который показан на рис. 19.2. Солевой мостик представляет собой U-образную трубку, содержащую раствор какого-либо электролита, например NaNOj (водн.), ионы которого не реагируют с другими ионами в гальваническом элементе, а также с материалами, из которых сделаны электроды. Концы U-образной трубки закрывают стекловатой или гелем, пропитанным электролитом, чтобы при перевертывании трубки электролит не вылился из нее. При протекании на электродах процессов окисления и восстановления ионы из солевого мостика проникают в анодное и катодное отделения гальванического элемента, чтобы нейтрализовать образующиеся там заряды. Анионы мигрируют по направлению к аноду, а катионы-по направлению к катоду. В принципе во внещней цепи не протекает никакого тока до тех пор, пока ноны не получат возможность мигрировать через раствор из одного электродного отделения в другое и тем самым замыкать электрическую цепь. [c.206]

Будем рассматривать только самопроизвольно протекающие химические реакции, для которых Е>0. Электрохимические цепи такого вида называют гальваническими элементами. Если <1 /с17 <0, то химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе, может быть только экзотермической (АЯсО). Поскольку при ее протекании энтропия уменьшается (Д5<0), то работа гальванического элем та должна сопровождаться выделением теплоты. Следовательно, в условиях теплоизоляции электрохимическая система будет нагреваться. Таким образом, при работе гальванического элемента в условиях йЕ/йТ<0 за счет убыли энтальпии совершается электрическая работа пЕЕ и выделяется теплота в количестве пРТ АЕ/АТ. Если АЕ/йТ= = 0, то реакция также может быть только экзотермической (АЯ<0). Так как А5=0, то работа гальванического элемента, совершаемая за счет убыли энтальпии, не должна сопровождаться тепловыми эффектами. Если с1 /с17>0, то протекающая в гальваническом элементе химическая реакция сопровождается ростом энтропии А5>0. Поэтому при работе такого элемента происходит поглощение теплоты из окружающей среды. Если же электрохимическая цепь изолирована, то она охлаждается. При условии АЕ/йТ О химическая реакция в элементе может быть как экзотермической, так и эндотермической. Если АЯсО, то электрическая работа совершается за счет убыли энтальпии и за счет энтропийного члена 7 d /d7 >0. Если АЯ=0, то электрическая работа совершается только за счет роста энтропии в системе. Обычный путь использования химической энергии реакции через выделяющуюся теплоту здесь невозможен, так как тепловой эффект равен нулю. Наконец, если реакция эндотермическая (АЯ>0), но ТАЕ/йТ>АН/пР, то согласно уравнению (VI.24) от гальванического элемента можно получить работу. В этих условиях за счет энтропийного фактора (т. е. за счет роста энтропии системы) не только совершается электрическая работа, но и увеличивается энтальпия системы. Электрохимические цепи, от- [c.121]

Гальваническим элементом называется любое устройство, дающее возможность получать электрический ток за счет проведения той или иной химической реакции. Разность потенциалов между электродами элемента несколько зависит от условий, в которых она определяется. Работа, получаемая при изотермическом проведении какой-нибудь данной химической реакции, является наибольшей в том случае, когда реакция проводится в условиях, наиболее близких к обратимым. Так и электрическая работа, получаемая е помощью гальванического элемента, будет наибольшей, когда элемент работает в условиях, наиболее близких к обратимым. В этих условиях разность потенциалов между электродами элемента максимальна. Наибольшая разность потенциалов данного элемента (т. е. разность потенциалов при обратимь1х условиях его раб6ты7 называется его электродвижущей силой и обозначается э. д. с. Гальванической цепью мы будем называть последовательную [c.413]

Электрическая работа всякого гальванического элемента равна произведению электродвижущей силы Е на количество электричества, протекшего через цепь, т. е. связанного с одним грамматомом цинка или с одним грамматомом меди. Это количество равно 2Р, откуда [c.285]

Таким образом, рассматривая гальваническую цепь как систему , а потенциометрическую с.хему—как часть окружающей среды , получаем систему, которая может обмениваться работой с окружающей средой путем электрического взаимодействия. Кроме того, в общем случае ход электрохимической реакции сопровождается изменением объема системы (которое в данном примере будет очень невелико) и, следовательно, система и среда могут обмениваться работой путем взаимодействия давлений и объемов. Как мы видели раньше (см. стр. 51), изменение свободной энергии Гиббса, когда система взаимодействует обратимо при постоянной температуре и при постоянном давлении с о.кружающей средой, равно так называемой максимальной полезной работе, т. е. всей работе за вычетом работы, связанной с суммарным изменением объема системы. Очевидно, что в данном случае максимальная полезная работа равна электрической работе. Поэтому для величины изменения свободной энергии Гиббса, сопровождающего реакцию, можно написать [c.162]

В более раннее время оообенно важный шаг в пользу химичеаной теории был сделан Фарадеем. Изучая превращения, происходящие при пропускании электрического тока чарез растворы, он, как мы видели раньше, установил, что тюк в цепи не проходит, если у электродов не происходит соответствующий химический процесс. Следовательно, справедливо и обратное гальваническая цепь не может вообще работать без пропор щюиальиого химического процесса. Этим был нанесен удар по основному воззрению теории Вольта о том, что жидко сть в элементе играет лишь роль индифферентного проводника. [c.15]

Данное уравнение связывает значение э.д.с. гальванической цепи с изменением энергии Гиббса суммарной токообразующей реакции. Это одно из важнейших уравнений термодинамики электрохимических систем. Оно непосредственно вытекает из второго закона термодинамики, так как пРе — макси.мальное значение полезной (электрической) работы системы, в которой протекает данная реакция. Согласно уравнению (3.7) эта работа равна — [c.58]