Чему равна температура атомарного водорода, выделенного в результате электролиза, прошедшего в течение одного часа с силой тока 5 А, если его объем при давлении 105 Па составляет 1,5 л? Дано электрохимический эквивалент водорода k = 1,0 · 10-8 кг/Кл. Необходимо найти решение.
Проверенный ответ:
Формула для закона Фарадея: Q = It, где Q — количество электричества, выделенное в результате электролиза, I — сила тока, t — время электролиза.
Мы знаем, что сила тока равна 5 А, а время электролиза — 1 час = 3600 секунд.
Теперь мы можем найти количество электричества, выделенного в результате электролиза:
Q = 5 А * 3600 с = 18000 Кл.
Далее нам необходимо использовать электрохимический эквивалент водорода, который равен k = 1,0 · 10-8 кг/Кл.
Теперь мы можем найти массу выделенного водорода. Формула: m = Q * k. Подставим значения:
m = 18000 Кл * 1,0 · 10-8 кг/Кл = 0,18 г.
Конечно, это масса выделенного водорода при нормальных условиях (0°С и 1 атм), но для нахождения его температуры нам понадобится знать его объем и давление.
Дано, что объем водорода при давлении 105 Па составляет 1,5 л или 0,0015 м³.
Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P — давление, V — объем, n — количество вещества (в данном случае количество водорода), R — универсальная газовая постоянная, T — температура.
Мы хотим найти температуру, поэтому выразим ее из уравнения:
T = PV / nR.
Мы знаем, что давление равно 105 Па, объем равен 0,0015 м³, количество вещества (молярная масса водорода M) можно найти, используя массу и молярную массу:
n = m / M.
Масса водорода равна 0,18 г, а молярная масса водорода H₂ — 2 г/моль (2 атома водорода в молекуле).
Подставим значения в формулу:
n = 0,18 г / 2 г/моль = 0,09 моль.
Теперь мы можем найти температуру:
T = (105 Па * 0,0015 м³) / (0,09 моль * 8,31 Дж/моль·К) ≈ 1930 К.
Таким образом, температура атомарного водорода, выделенного в результате электролиза, составляет примерно 1930 К.