Пример
При получении матриц для грампластинок пользуются гальванопластикой. Первоначально восковая форма покрывается медью при плотности тока 0,80 А/дм2 в течение 30 мин. Выход по току 90%. Последующее покрытие производится при плотности тока 5,0 А/дм2 в течение 20 ч. Выход по току 95%. Сколько меди в среднем расходуется на одну матрицу грампластинки, если площадь ее поверхности 3,0 дм2?
Дано: j1=0,80 А/дм2=8,0 10 А/м2 — плотность тока при первичном покрытии, t1=30,0 мин=1800 с — время первичного покрытия, η1=90,0%=0,90 — выход по току при первичном покрытии, j2= 5,0 А/дм2=5,0 102 А/м2 — плотность тока при вторичном покрытии, t2=20,0 ч=72 103 с — время вторичного покрытия, 2= 95% =0,95 — выход по току при вторичном покрытии, k =0,33 х 10-6 кг/Кл — электрохимический эквивалент меди, S=3,0 х10 -2 м2 — площадь поверхности матрицы.
Найти: т — количество меди, необходимое для изготовления одной матрицы.
Решение. Выход по току показывает, какую часть от расчетной (по току) составляет масса вещества, выделившегося при электролизе, т. е.
где mрасч определяется из первого закона Фарадея. Массу меди, выделенной при первичном покрытии, можно найти из соотношения:
Учитывая, что I=jS, получим:
Аналогичным образом находим выражение для т2:
Общее количество выделенной меди:
Подставляя числовые данные, найдем искомую величину:
Ответ. Для изготовления одной матрицы требуется примерно 0,34 кг меди.
Пример
Какой наименьшей ёмкостью должен обладать аккумулятор, чтобы при электролизе подкисленной воды выделилось 5,0 л кислорода при 27 °С и нормальном атмосферном давлении?
Дано: V=5,0 л=5,0 10-3 м-3 — объем выделенного кислорода, Т=300 К — температура кислорода, р0=101,3 кПа — нормальное атмосферное давление, р0=1,43 кг/м3 — плотность кислорода при нормальных условиях, k=8,29-10-8 кг/Кл — электрохимический эквивалент кислорода.
Найти: q— емкость аккумулятора в ампер-часах.
Решение. Необходимое для электролиза количество электричества найдем из соотношения:
m = kq, q = m/k.
Массу выделенного кислорода можно найти из формулы m = p0V0, а V0 — из закона Гей-Люссака V0 = VT0/T. Таким образом:
Выражая q в ампер-часах, окончательно получаем:
Подставляя числовые значения, получим:
Ответ. Наименьшая емкость аккумулятора должна быть около 22 А ч.