Люди довольно часто сталкиваются с электрохимическими элементами в повседневной жизни: от одноразовых батареек АА в пультах дистанционного управления ТВ до литий-ионных батарей в смартфонах. Существует два типа таких ячеек: гальванические и электролитические. Первые получают свою энергию от самопроизвольных окислительно-восстановительных реакций (ОВР), в то время как вторые требуют внешний источник электронов, например, блока питания переменного тока. Оба элемента состоят из анода (А) и катода (К), изготавливаемых из разнородных металлов и электролитов.В любом электрохимическом процессе электроны переходят из одного вещества в другое, что обусловлено ОВР. Восстановитель представляет собой вещество, которое теряет электроны и в процессе окисляется. Связанная энергия определяется разностью потенциалов между валентными электронами в атомах различных элементов.
Принцип работы
Гальванический элемент — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую, используя электрохимию, а в быту называется батареей.
В такой ячейке есть контейнер, в котором содержится раствор концентрированного сульфата меди (CuSO4), а внутри раствора вставлен медный стержень — катод. Внутри контейнера находится пористый сосуд, заполненный концентрированной серной кислота (H2SO4), в нее вставлен цинковый стержень — анод. Таким образом, когда провод соединяет медный и цинковый стержни, по нему начинает протекать электрический ток.
Дополнительная информация. Реакции окисления и восстановления разделяются на части, называемые полуреакциями. Внешняя цепь используется для проведения потока электронов между электродами гальванического элемента. Электроды изготавливают из любых проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже полимеры.
ИСТОЧНИК ТОКОВ
Существует два типа электрохимических элементов: гальванические и электролитические. Гальваническая клетка использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции для выработки электроэнергии.
Электролитическая ячейка потребляет энергию от внешнего источника, используя ее, чтобы вызвать непредвиденную окислительно-восстановительную реакцию.
Два типа ячеек
Гальванический элемент, история создания которого официально началась в 18 веке, дал старт развития науки электротехники. Во время проведения экспериментов с электричеством в 1749 году Бенджамин Франклин впервые ввел термин «батарея» для описания связанных конденсаторов. Однако его устройство не стала первой ячейкой. Находки археологов «батареи Багдада» в 1936 году имеют возраст более 2000 лет, хотя точное назначение их до сих пор спорно.
1). Условие равновесия рычага:
F₁L₁ = F₂L₂ => F₂ = F₁L₁ : L₂ = m₁gL₁ : L₂ = 15·10·3 : 6 = 75 (H)
2). Наклонная плоскость дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько ее длина больше высоты.
Таким образом, выигрыш в силе будет минимальным при максимальном наклоне плоскости к горизонту, то есть у второй плоскости с углом наклона 42°.
3). В том случае, если синий груз обозначен m₁, красный - m₂,
зеленый - m₃:
Условие равновесия рычага:
F₁L₁ + F₂L₂ = F₃L₃
m₁gL₁ + m₂gL₂ = m₃gL₃
m₂ = (m₃gL₃ - m₁gL₁) : gL₂ = (64·10·3 - 15·10·4) : (10·2) = 66 (кг)
4). Если грузы слева направо обозначены: m₁; m₂; m₃; m₄, то:
Условие равновесия левого рычага:
m₁gL₁ = m₂gL₂ => m₂ = m₁gL₁ : gL₂ = 80·2 : 1 = 160 (кг)
Общая масса левого рычага: m' = 80 + 160 = 240 (кг)
Условие равновесия нижнего рычага:
m'gL₁ = m''gL₂ => m'' = m'L₁ : L₂ = 240·1 : 5 = 48 (кг)
Условие равновесия правого рычага:
m₃gL₃ = m₄gL₄
Так как m₃ + m₄ = m'' = 48 (кг), то:
(48 - m₄)L₃ = m₄L₄
48 - m₄ = m₄ · 3
4m₄ = 48
m₄ = 12 (кг) m₃ = 48 - 12 = 36 (кг)
