Условие задачи:
Электролиз воды ведется при силе тока 2,6 А, причем в течение часа получено 0,5 л кислорода под давлением 133 кПа. Определить температуру кислорода.
Задача №7.3.20 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
\(I=2,6\) А, \(t=1\) ч, \(V=0,5\) л, \(p=133\) кПа, \(T-?\)
Решение задачи:
Температуру получаемого кислорода \(T\) можно определить из уравнения Клапейрона-Менделеева:
\[pV = \frac{m}{M}RT\]
\[T = \frac{{pVM}}{{mR}}\;\;\;\;(1)\]
В этом уравнении \(R\) — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль·К).
Также нам не обойтись без объединенного закона Фарадея, поскольку задача про электролиз:
\[m = \frac{1}{F}\frac{M}{n}It\]
Здесь \(F\) — число Фарадея, равное 96600 Кл/моль; \(n\) — валентность кислорода, равная 4 (в том плане, что для получения молекулы кислорода O2 из двух ионов O+2 требуется 4 электрона).
Из этой формулы выразим отношение молярной массы кислорода \(M\) к массе кислорода \(m\):
\[\frac{M}{m} = \frac{{Fn}}{{It}}\;\;\;\;(2)\]
Подставим (2) в (1):
\[T = \frac{{pVFn}}{{RIt}}\]
Задача решена, теперь осталось произвести расчет численного ответа:
\[T = \frac{{133 \cdot {{10}^3} \cdot 0,5 \cdot {{10}^{ — 3}} \cdot 96600 \cdot 4}}{{8,31 \cdot 2,6 \cdot 3600}} = 330,4\;К = 57,4^\circ\;C \]
Ответ: 57,4 °C.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
7.3.19 Никелирование пластинок производится при плотности тока 0,4 А/дм2. С какой скоростью
7.3.21 Сколько электроэнергии надо затратить для получения 2,5 л водорода при температуре 25 C
7.3.22 Электрический пробой воздуха наступает при напряженности поля 3 МВ/м. Определить потенциал
![](/mark_r_img.png)