7. Знайти яка кількість електроенергії витрачається для отримання 0,5 т міді з мідного
купоросу під час електролізу, якщо напруга на ванні складає 1,5 В, а ККД установки
дорівнює 90%.
Ответы
Для розв'язання цієї задачі необхідно використовувати формулу:
Е = P * t
де Е - електроенергія, витрачена під час електролізу (в джоулях);
Р - потужність джерела струму (в ватах);
t - час, протягом якого електроліз проводиться (в секундах).
Щоб знайти Р, необхідно знати струм, що протікає через ванну під час електролізу. Струм можна знайти з закону Ома:
I = U / R
де I - струм (в амперах);
U - напруга на ванні (в вольтах);
R - опір розчину, який підлягає електролізу.
Опір розчину можна знайти за формулою:
R = ρ * l / S
де ρ - специфічний опір розчину (в ом*см);
l - довжина ванни (в сантиметрах);
S - площа перерізу ванни (в сантиметрах квадратних).
Площу перерізу ванни можна знайти з формули:
S = m / (ρ * h)
де m - маса міді, яку необхідно отримати (в грамах);
h - густину міді (8,96 г/см³ для міді);
ρ - густина мідногокупоросу (8,12 г/см³ для мідногокупоросу).
Тоді формула для Е буде мати вигляд:
Е = U * I * t = U² * t / R
Підставимо значення:
маса міді, яку необхідно отримати: m = 500 г;
густину міді: h = 8,96 г/см³;
густина мідногокупоросу: ρ = 8,12 г/см³;
довжина ванни: l = 50 см = 0,5 м;
напруга на ванні: U = 1,5 В;
час електролізу: t = 1 год = 3600 секунд.
Знайдемо специфічний опір розчину:
ρ = R * S / l = (8.96 г/см³ * 0.5 см) / (500 г / (8.12 г/см³)) = 0.0888 о
Ответ: 0,075 кВт·год або 75 Вт·год.
Объяснение:
Щоб розрахувати кількість споживаної електроенергії, нам потрібно знати силу струму, що протікає через ванну протягом години. Ми можемо скористатися законом Ома: V = IR, де V — напруга, I — струм, а R — опір ванни. Переставляючи формулу, отримуємо I = V/R. Опір ванни залежить від її розмірів і геометрії і може бути визначений дослідним шляхом. Припустимо, що це 10 Ом. Підставляючи значення, ми отримуємо I = 1,5/10 = 0,15 A. Тоді кількість використаної електроенергії становить:
0,15 A x 1 година = 0,15 Ah
Щоб перевести в кіловат-години (кВт-год), нам потрібно розділити на 1000:
0,15 А·год / 1000 = 0,00015 кВт·год
Помноження на масу видобутого midi дає енергію, необхідну для його вилучення:
0,00015 кВт·год х 500 кг = 0,075 кВт·год або 75 Вт·год.