Transcript ppsx - Gymnázium Havířov
Slide 1
SOUBOR PREZENTACÍ
FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
F17 - ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH
Mgr. Alexandra Bouchalová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Slide 2
ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH
Elektrolyt
Elektrolytická disociace
Elektrolýza
Faradayovy zákony pro elektrolýzu
Voltampérová charakteristika elektrolytického
vodiče
Galvanické články.
Elektrický proud v kapalinách
2
Slide 3
Elektrolyty
Roztok
kyseliny
Roztok
soli
Roztok
zásady
H2SO4
NaCl, CuSO4
KOH
Vedou elektrický proud.
Elektrický proud v kapalinách
3
Slide 4
Obvod s elektrolytickým vodičem
A
anoda =
kladná elektroda
katoda =
záporná elektroda
K
elektrolyt
Elektrický proud v kapalinách
A
_
+
+
_
_
+
+
elektrolytická
disociace
rozdělení molekul na
kladné a záporné
ionty
4
Slide 5
Obvod s elektrolytickým vodičem
A
K
Elektrický proud v kapalinách
A
_
+
+
_
+
+
5
Slide 6
Elektrolýza
K (C-)
A (Cu+)
Cu2+
CuSO4
2-
SO4
Elektrický proud v kapalinách
6
Slide 7
Elektrolýza
K (C-)
A (Cu+)
Cu2+
2-
SO4
Elektrický proud v kapalinách
7
Slide 8
Elektrolýza
K (C-)
Cu
A (Cu+)
SO4
Výsledek
Koncentrace roztoku CuSO4 zůstává stále stejná,
anoda postupně ubývá a katoda se pokrývá
tenkou vrstvou mědi.
Elektrický proud v kapalinách
8
Slide 9
Faradayovy zákony elektrolýzy
Při elektrolýze se na katodě vždy vylučuje
vodík nebo kov.
Na anodě se může vylučovat látka nebo
se pouze rozpouští.
Každá vyloučená molekula přijme z katody
nebo odevzdá anodě několik elektronů.
Elektrický proud v kapalinách
9
Slide 10
Faradayovy zákony elektrolýzy
Projde-li povrchem elektrody celkový náboj
Q = It, je počet vyloučených molekul
[A] = kg.C -1
Elektrochemický ekvivalent látky
Mm
mm =
NA
Elektrický proud v kapalinách
Q
N=
ze
F = NAe = 6,65.104 C mol-1
Faradayova konstanta
m = Nmm
Mm Q
m=
NA ez
m = AQ = AIt
Mm
m=
Q
Fz
10
Slide 11
Faradayovy zákony elektrolýzy
1. Faradayův zákon
Hmotnost m vyloučené látky je přímoúměrná náboji Q,
který prošel elektrolytem,
m = AQ = AIt
2. Faradayův zákon
Elektrolytický ekvivalent látky A vypočteme, jestliže její
molární hmotnost vydělíme Faradayovou konstantou a
počtem elektronů potřebných k vyloučení jedné molekuly,
Mm
A=
Fz
Elektrický proud v kapalinách
11
Slide 12
Užití elektrolýzy
Čím se podstatně liší vedení proudu v elektrolytu a ve vodiči?
Uveď příklady užití elektrolýzy.
Vytvoř schéma elektrolýzy která probíhá ve zředěné kyselině
sírové s platinovými elektrodami.
Zjisti, jaký je fyzikální význam Faradayovy konstanty.
Elektrický proud v kapalinách
12
Slide 13
VA charakteristika elektrolytického vodiče
I
A
V
0
K Cu
Cu
U
A
I=
U
R
CuSO4
R=
Elektrický proud v kapalinách
l
S
13
Slide 14
VA charakteristika elektrolytického vodiče
I
A
V
0
K C
C
A
U
Ur
I=
U - Ur
R
H2SO4
Ur
Rozkladné napětí
Elektrický proud v kapalinách
14
Slide 15
Galvanický článek
Cu
Zn
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
V důsledku
chemických změn
se přeskupí náboje
na rozhraní kovu a
elektrolytu.
Vzniká elektrická
dvojvrstva a mezi
kovem a
elektrolytem se
vytvoří elektrické
napětí.
15
Slide 16
Galvanický článek – vznik elektrické dvojvrstvy
Cu
Zn
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
V důsledku
chemických změn
se přeskupí náboje
na rozhraní kovu a
elektrolytu.
Vzniká elektrická
dvojvrstva a mezi
bublinky
kovem
a kyslíku
elektrolytem se
vytvoří elektrické
napětí.
bublinky vodíku
16
Slide 17
Galvanický článek – vznik elektrické dvojvrstvy
V
Cu
Zn
Takováto soustava
může fungovat jako
zdroj elektrického
napětí.
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
17
Slide 18
Příklady galvanických článků
název
elektrody
Voltův článek
Cu(+) ; Zn(–)
Suchý článek
C(+) ; Zn(–)
Alkalický článek
MnO2(+); Zn(–)
Olověný akumulátor
Elektrický proud v kapalinách
Pb (+, –)
elektrolyt
H2SO4
NH4Cl + MnO2
KOH
H2SO4
napětí
1V
1,5 V
1,5 V
2V
18
Slide 19
Příklady galvanických článků
Voltův sloup 1
Elektrický proud v kapalinách
Schéma Voltova sloupu 2
19
Slide 20
Příklady galvanických článků
Suchý článek 3
Elektrický proud v kapalinách
Schéma suchého článku 4
20
Slide 21
Příklady galvanických článků
Suchý článek 5
Schéma článku MnO2-ZN s alkalickým elektrolytem
Elektrický proud v kapalinách
6
21
Slide 22
Příklady galvanických článků
Akumulátor 7
Schéma olověného akumulátoru 8
Elektrický proud v kapalinách
22
Slide 23
Použitá literatura
Literatura
LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196202-3
TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002.
ISBN 80-86706-00-1
HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000.
ISBN 80-214-1868-0
Obrázky
[1, 2] http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Voltuv-sloup.png
[3] http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/32/
[4] http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=
456c656b74f8696e612061206d61676e657469736d7573h&key=417/
[5] http://www.logicky.cz/out/pictures/z1/1013402000_01-b1340%281%29_z1.jpg
[6] http://www.battex.info/?id=220
[7] http://auto.idnes.cz/foto.aspx?r=automoto&foto1=FDV184613_autobaterie.JPG
[8] http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Oloveny-akumulator.png
Elektrický proud v kapalinách
Slide 24
SOUBOR PREZENTACÍ
FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ
NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky.
SOUBOR PREZENTACÍ
FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
F17 - ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH
Mgr. Alexandra Bouchalová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Slide 2
ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH
Elektrolyt
Elektrolytická disociace
Elektrolýza
Faradayovy zákony pro elektrolýzu
Voltampérová charakteristika elektrolytického
vodiče
Galvanické články.
Elektrický proud v kapalinách
2
Slide 3
Elektrolyty
Roztok
kyseliny
Roztok
soli
Roztok
zásady
H2SO4
NaCl, CuSO4
KOH
Vedou elektrický proud.
Elektrický proud v kapalinách
3
Slide 4
Obvod s elektrolytickým vodičem
A
anoda =
kladná elektroda
katoda =
záporná elektroda
K
elektrolyt
Elektrický proud v kapalinách
A
_
+
+
_
_
+
+
elektrolytická
disociace
rozdělení molekul na
kladné a záporné
ionty
4
Slide 5
Obvod s elektrolytickým vodičem
A
K
Elektrický proud v kapalinách
A
_
+
+
_
+
+
5
Slide 6
Elektrolýza
K (C-)
A (Cu+)
Cu2+
CuSO4
2-
SO4
Elektrický proud v kapalinách
6
Slide 7
Elektrolýza
K (C-)
A (Cu+)
Cu2+
2-
SO4
Elektrický proud v kapalinách
7
Slide 8
Elektrolýza
K (C-)
Cu
A (Cu+)
SO4
Výsledek
Koncentrace roztoku CuSO4 zůstává stále stejná,
anoda postupně ubývá a katoda se pokrývá
tenkou vrstvou mědi.
Elektrický proud v kapalinách
8
Slide 9
Faradayovy zákony elektrolýzy
Při elektrolýze se na katodě vždy vylučuje
vodík nebo kov.
Na anodě se může vylučovat látka nebo
se pouze rozpouští.
Každá vyloučená molekula přijme z katody
nebo odevzdá anodě několik elektronů.
Elektrický proud v kapalinách
9
Slide 10
Faradayovy zákony elektrolýzy
Projde-li povrchem elektrody celkový náboj
Q = It, je počet vyloučených molekul
[A] = kg.C -1
Elektrochemický ekvivalent látky
Mm
mm =
NA
Elektrický proud v kapalinách
Q
N=
ze
F = NAe = 6,65.104 C mol-1
Faradayova konstanta
m = Nmm
Mm Q
m=
NA ez
m = AQ = AIt
Mm
m=
Q
Fz
10
Slide 11
Faradayovy zákony elektrolýzy
1. Faradayův zákon
Hmotnost m vyloučené látky je přímoúměrná náboji Q,
který prošel elektrolytem,
m = AQ = AIt
2. Faradayův zákon
Elektrolytický ekvivalent látky A vypočteme, jestliže její
molární hmotnost vydělíme Faradayovou konstantou a
počtem elektronů potřebných k vyloučení jedné molekuly,
Mm
A=
Fz
Elektrický proud v kapalinách
11
Slide 12
Užití elektrolýzy
Čím se podstatně liší vedení proudu v elektrolytu a ve vodiči?
Uveď příklady užití elektrolýzy.
Vytvoř schéma elektrolýzy která probíhá ve zředěné kyselině
sírové s platinovými elektrodami.
Zjisti, jaký je fyzikální význam Faradayovy konstanty.
Elektrický proud v kapalinách
12
Slide 13
VA charakteristika elektrolytického vodiče
I
A
V
0
K Cu
Cu
U
A
I=
U
R
CuSO4
R=
Elektrický proud v kapalinách
l
S
13
Slide 14
VA charakteristika elektrolytického vodiče
I
A
V
0
K C
C
A
U
Ur
I=
U - Ur
R
H2SO4
Ur
Rozkladné napětí
Elektrický proud v kapalinách
14
Slide 15
Galvanický článek
Cu
Zn
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
V důsledku
chemických změn
se přeskupí náboje
na rozhraní kovu a
elektrolytu.
Vzniká elektrická
dvojvrstva a mezi
kovem a
elektrolytem se
vytvoří elektrické
napětí.
15
Slide 16
Galvanický článek – vznik elektrické dvojvrstvy
Cu
Zn
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
V důsledku
chemických změn
se přeskupí náboje
na rozhraní kovu a
elektrolytu.
Vzniká elektrická
dvojvrstva a mezi
bublinky
kovem
a kyslíku
elektrolytem se
vytvoří elektrické
napětí.
bublinky vodíku
16
Slide 17
Galvanický článek – vznik elektrické dvojvrstvy
V
Cu
Zn
Takováto soustava
může fungovat jako
zdroj elektrického
napětí.
H2SO4
Elektrický proud v kapalinách
17
Slide 18
Příklady galvanických článků
název
elektrody
Voltův článek
Cu(+) ; Zn(–)
Suchý článek
C(+) ; Zn(–)
Alkalický článek
MnO2(+); Zn(–)
Olověný akumulátor
Elektrický proud v kapalinách
Pb (+, –)
elektrolyt
H2SO4
NH4Cl + MnO2
KOH
H2SO4
napětí
1V
1,5 V
1,5 V
2V
18
Slide 19
Příklady galvanických článků
Voltův sloup 1
Elektrický proud v kapalinách
Schéma Voltova sloupu 2
19
Slide 20
Příklady galvanických článků
Suchý článek 3
Elektrický proud v kapalinách
Schéma suchého článku 4
20
Slide 21
Příklady galvanických článků
Suchý článek 5
Schéma článku MnO2-ZN s alkalickým elektrolytem
Elektrický proud v kapalinách
6
21
Slide 22
Příklady galvanických článků
Akumulátor 7
Schéma olověného akumulátoru 8
Elektrický proud v kapalinách
22
Slide 23
Použitá literatura
Literatura
LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196202-3
TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002.
ISBN 80-86706-00-1
HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000.
ISBN 80-214-1868-0
Obrázky
[1, 2] http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Voltuv-sloup.png
[3] http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/32/
[4] http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=
456c656b74f8696e612061206d61676e657469736d7573h&key=417/
[5] http://www.logicky.cz/out/pictures/z1/1013402000_01-b1340%281%29_z1.jpg
[6] http://www.battex.info/?id=220
[7] http://auto.idnes.cz/foto.aspx?r=automoto&foto1=FDV184613_autobaterie.JPG
[8] http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Oloveny-akumulator.png
Elektrický proud v kapalinách
Slide 24
SOUBOR PREZENTACÍ
FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ
NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky.