ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ (ಲವಣಗಳು, ಆಮ್ಲಗಳು, ಬೇಸ್ಗಳ ಪರಿಹಾರ) ವಿಭಜನೆಯಾಗಿದೆ.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ನೇರ ಪ್ರವಾಹದಿಂದ ಮಾತ್ರ ಮಾಡಬಹುದು. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಉಪ್ಪಿನಲ್ಲಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಥವಾ ಲೋಹವು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ (ಕ್ಯಾಥೋಡ್) ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (ಆನೋಡ್) ಲೋಹದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದರೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉಪ್ಪಿನಂತೆಯೇ), ನಂತರ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕರಗುತ್ತದೆ. ಆನೋಡ್ ಕರಗದಿದ್ದರೆ (ಉದಾ. ಕಾರ್ಬನ್), ನಂತರ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಲೋಹದ ಅಂಶವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಕೂಲಂಬ್ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು A ಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಮಾನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ G = A • Q; G = A • I • t,

ಇಲ್ಲಿ G ಎಂಬುದು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಮಾಣ; Q ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಮಾಣ; ನಾನು - ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹ; t ಸಮಯ.

ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಲೋಹವು ಅದರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಮಾನ A ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

1. 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಪ್ರಸ್ತುತ I = 10 A ಯೊಂದಿಗೆ ತಾಮ್ರದ ಸಲ್ಫೇಟ್ (CuSO4) (Fig. 1) ನಿಂದ ಎಷ್ಟು ತಾಮ್ರವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.ತಾಮ್ರ A = 0.329 mg / A ಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ • ಸೆಕೆಂಡ್.

ಅಕ್ಕಿ. 1. ಯೋಜನೆ ಉದಾಹರಣೆಗೆ 1

G = A • I • t = 0.329 • 10 • 30 • 60 = 5922 mg = 5.922 g.

ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ವಸ್ತುವು 5.9 ಗ್ರಾಂ ಶುದ್ಧ ತಾಮ್ರವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

2. ತಾಮ್ರದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ಲೇಪನದಲ್ಲಿ ಅನುಮತಿಸುವ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ • = 0.4 A / dm2. ತಾಮ್ರದಿಂದ ಮುಚ್ಚಬೇಕಾದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನ ಪ್ರದೇಶವು S = 2.5 dm2 ಆಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಗೆ ಯಾವ ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಮತ್ತು 1 ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ತಾಮ್ರವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2).

ಅಕ್ಕಿ. 2. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಯೋಜನೆ 2

I = •• S = 0.4-2.5 = l A; G = A • Q = A • I • t = 0.329 • 1 • 60 • 60 = 1184.4 mg.

3. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕೃತ ನೀರು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲದ H2SO4 ನ ದುರ್ಬಲ ಪರಿಹಾರ) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಕಾರ್ಬನ್, ತವರ, ತಾಮ್ರ, ಇತ್ಯಾದಿ ಆಗಿರಬಹುದು, ಆದರೆ ಪ್ಲಾಟಿನಂ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಆಮ್ಲಜನಕ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ 1/4 ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ 1.5 ಎ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ 1 ಎ ಸೆಕೆಂಡ್ 0.058 ಸೆಂ 3 ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು 0.116 ಸೆಂ 3 ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ . 3).

ಅಕ್ಕಿ. 3. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಯೋಜನೆ 3

Ga = A • I • t = 0.058 • 1.5 • 15 • 60 = 78.3 cm3 ಆಮ್ಲಜನಕವು ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

Gc = A • I • t = 0.1162 • 1.5 • 15 • 60 = 156.8 cm3 ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಈ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸ್ಫೋಟಕ ಅನಿಲ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಬೆಂಕಿಹೊತ್ತಿದಾಗ, ಸ್ಫೋಟಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ನೀರನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

4. ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಳಸಿ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ (ಆಕ್ಸಿಡೀಕೃತ ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ) (ಚಿತ್ರ 4). ಪ್ಲಾಟಿನಂ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಗಾಜಿನೊಳಗೆ ಬೆಸುಗೆ ಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ನಾವು ಪ್ರಸ್ತುತ I = 0.5 A. (1.9 V ನ ಮೂರು ಒಣ ಕೋಶಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ) 30 ನಿಮಿಷಗಳ ನಂತರ ಎಷ್ಟು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಅಕ್ಕಿ. 4... ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಚಿತ್ರ 4

ಬಲ ಹಡಗಿನಲ್ಲಿ, Gc = A • I • t = 0.1162 • 0.5 • 30 • 60 = 104.58 cm3 ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಎಡ ನಾಳದಲ್ಲಿ, Ga = A • l • t = 0.058 • 0.5 • 30 • 60 = 52.2 cm3 ಆಮ್ಲಜನಕವು ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಅನಿಲಗಳು ಮಧ್ಯದ ಹಡಗಿನಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುತ್ತವೆ).

5. ಪರಿವರ್ತಕ ಬ್ಲಾಕ್ (ಮೋಟಾರ್-ಜನರೇಟರ್) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ (ಶುದ್ಧ) ತಾಮ್ರವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪ್ರಸ್ತುತವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. 8 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ ನೀವು 20 ಕೆಜಿ ಜೇನುತುಪ್ಪವನ್ನು ಪಡೆಯಬೇಕು. ಜನರೇಟರ್ ಯಾವ ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಬೇಕು? • ತಾಮ್ರದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಮಾನ A = 0.329 mg / A • ಸೆಕೆಂಡು.

G = A • I • t, ​​ನಂತರ I = G / (A • t) = 20,000,000 / (0.329 • 8 • 3600) = 20,000,000 / 9475.2 = 2110.7 A.

6. 200 ಹೆಡ್‌ಲೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಕ್ರೋಮ್ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ, ಅದರಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದಕ್ಕೂ 3 ಗ್ರಾಂ ಕ್ರೋಮ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. 10 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡಲು ಯಾವ ಕರೆಂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ (ಕ್ರೋಮಿಯಂ A = 0.18 mg / A ಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ • ಸೆಕೆಂಡ್).

I = G / (A • t) = (200 • 3 • 1000) / (0.18 • 10 • 3600) = 92.6 A.

7. 7 V ಮತ್ತು 5000 A ಪ್ರವಾಹದ ಸ್ನಾನದ ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ನಾನದಲ್ಲಿ ಕಾಯೋಲಿನ್ ಜೇಡಿಮಣ್ಣಿನ ಮತ್ತು ಕ್ರಯೋಲೈಟ್ ದ್ರಾವಣದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಮೂಲಕ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆನೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ನಾನವನ್ನು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನೊಂದಿಗೆ ಉಕ್ಕಿನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬ್ಲಾಕ್ಗಳು ​​(ಚಿತ್ರ 5).

ಅಕ್ಕಿ. 5 ಚಿತ್ರ 5 ಉದಾಹರಣೆಗೆ

ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಉತ್ಪಾದನಾ ಸ್ನಾನಗಳನ್ನು ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 40 ಸ್ನಾನ). 1 ಕೆಜಿ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು, ಸರಿಸುಮಾರು 0.7 ಕೆಜಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಆನೋಡ್ಗಳು ಮತ್ತು 25-30 kWh ವಿದ್ಯುತ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ನೀಡಿದ ಡೇಟಾವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಜನರೇಟರ್ನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ, 10 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನ ತೂಕ.

40 ಸ್ನಾನಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ ಜನರೇಟರ್ನ ಶಕ್ತಿ P = U • I = 40 • 7 • 5000 = 1400000 W = 1400 kW.

10 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಸೇವಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿ, A = P • t = 1400 kW 10 h = 14000 kW • h.

G = 14000:25 = 560 kg ಪಡೆದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಪ್ರಮಾಣ.

ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಮಾನತೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಪಡೆದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಪ್ರಮಾಣವು ಇದಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರಬೇಕು:

GT = A • I • t = 0.093 • 5000 • 40 • 10 • 3600 = 0.093 • 720,000,000 mg = 669.6 kg.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ಅನುಸ್ಥಾಪನೆಯ ದಕ್ಷತೆಯು ಇದಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ: ದಕ್ಷತೆ = G / GT = 560 / 669.6 = 0.83 = 83%.