дано:
I = 20 А (ток)
t = 30 мин = 30 * 60 = 1800 с (время электролиза)
V = 20 л = 20 * 10⁻³ м³ (объем водорода)
P = 100 кПа = 100000 Па (давление)
M = 1 * 10⁻⁸ кг/Кл (электрохимический эквивалент водорода)
R = 8,314 Дж/(моль·К) (газовая постоянная)
F = 96485 Кл/моль (число Фарадея)
найти:
Температура водорода.
решение:
1. Найдем заряд Q, который прошел через раствор, используя формулу:
Q = I * t
Q = 20 А * 1800 с
Q = 36000 Кл.
2. Рассчитаем количество водорода n, выделившегося при электролизе:
m = M * Q
m = 1 * 10⁻⁸ кг/Кл * 36000 Кл
m = 3,6 * 10⁻⁴ кг.
3. Для расчета количества молей водорода используем молекулярную массу водорода (Mм = 2 г/моль = 0,002 кг/моль):
n = m / Mм
n = 3,6 * 10⁻⁴ кг / 0,002 кг/моль
n = 0,18 моль.
4. Теперь, используя уравнение состояния идеального газа, найдём температуру водорода:
PV = nRT.
5. Перепишем уравнение для температуры T:
T = PV / nR.
6. Подставляем известные значения:
T = (100000 Па * 20 * 10⁻³ м³) / (0,18 моль * 8,314 Дж/(моль·К))
T = (2000) / (1,499)
T ≈ 1334 K.
ответ:
Температура выделившегося водорода составляет примерно 1334 К.