2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 12:21 
Через последовательно соединенных проводников должен течь одинаковый ток.

Через аккумулятор в электролитическую ванну идет 1А тока. Значит в электролите в катод идут положительные ионы со скоростью 1А. В анод идут отрицательные ионы тоже со скоростью 1А. Направление скорости положительных и отрицательных зарядов противоположно, значит токи должны складываться. Получаем в электролите 2А тока.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 12:30 
Аватара пользователя
Ismatulla в сообщении #823332 писал(а):
Значит в электролите в катод идут положительные ионы со скоростью 1А.

Нет. В катод идут положительные ионы, а сам катод "испускает" в электролит отрицательные ионы. И в сумме эти два потока - дают 1 А.

То же самое на аноде.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 13:58 
Munin в сообщении #823338 писал(а):
Нет. В катод идут положительные ионы, а сам катод "испускает" в электролит отрицательные ионы. И в сумме эти два потока - дают 1 А.


Из аккумулятора в катод идут 1 А электронов. На катоде эти электроны нейтрализуют 1А положительных ионов, которые идут в катод. В анод идут 1А отр.ионов. Они отдают свои лишные электроны в анод.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 17:02 
Аватара пользователя
Ismatulla в сообщении #823378 писал(а):
Из аккумулятора в катод идут 1 А электронов. На катоде эти электроны нейтрализуют 1А положительных ионов, которые идут в катод.

Нет. На катоде эти электроны нейтрализуют $x$ A положительных ионов, а остальные - "садятся верхом" на $(1-x)$ А отрицательных ионов. Сколько будет это $x,$ зависит от конкретной электрохимии. Например, если на электроде ничего не выделяется и не откладывается, то $x=\tfrac{1}{2}.$

Ismatulla в сообщении #823378 писал(а):
В анод идут 1А отр.ионов. Они отдают свои лишные электроны в анод.

В анод идут $(1-x)$ А отрицательных ионов. Они отдают свои лишние электроны в анод. И одновременно, анод забирает $x$ A электронов с нейтральных молекул, которые становятся положительными ионами, и идут в катод.

Вы должны понимать, что кроме реакций нейтрализации
$$\begin{align}\mathrm{Cation^{\mathit{n}+}+\mathit{n\,e^-}}&\mathrm{\xrightarrow{cathode}Cation^0}\\\mathrm{Anion^{\mathit{n}-}}&\mathrm{\xrightarrow[\hphantom{cathode}]{anode}Anion^0+\mathit{n\,e^-}},\end{align}$$ идут ещё и реакции ионизации:
$$\begin{align}\mathrm{Cation^0}&\mathrm{\xrightarrow[\hphantom{cathode}]{anode}Cation^{\mathit{n}+}+\mathit{n\,e^-}}\\\mathrm{Anion^0+\mathit{n\,e^-}}&\mathrm{\xrightarrow{cathode}Anion^{\mathit{n}-}}.\end{align}$$

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 18:06 
Munin в сообщении #823439 писал(а):
Нет. На катоде эти электроны нейтрализуют $x$ A положительных ионов, а остальные - "садятся верхом" на $(1-x)$ А отрицательных ионов.[/math]


В электролите уже эти ионы ( катионы(+) и анионы(-) ) так и так существуют из-за электролитической диссоциации. В катод потянутся катионы. Электроны на катоде их нейтрализуют. Анионы же в катоде не ионизируются. Они и так являются ионами. Они идут в анод. И так, из аккумулятора в катод идут 1 А электронов. На катоде эти электроны нейтрализуют 1А катионов, которые идут в катод. В анод идут 1А анионов. Они отдают свои лишные электроны в анод.


Цитата:
Вы должны понимать, что кроме реакций нейтрализации
идут ещё и реакции ионизации:


Вы описываете какой-то другой вид электролита, который вовсе и не электролит. В электролите ионы и так существуют, Без всякого катода и анода. Появление же катода и анода в электролите уменшает число ионов, нейтрализуя их.

-- 06.02.2014, 20:14 --

Например, в растворе солей меди, если будет проходить ток, на поверхность катода будет садиться медь. Для этого и проводят ток через ванны, чтобы на поверхность металла прилеплять другой метал. Когда медь в растворе не останется, то ток остановится из-за отсутствия ионов (носителей заряда).

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение06.02.2014, 22:02 
Аватара пользователя
Ismatulla в сообщении #823456 писал(а):
В электролите уже эти ионы ( катионы(+) и анионы(-) ) так и так существуют из-за электролитической диссоциации.

Верно. Но на аноде и катоде создаются ещё новые.

Ismatulla в сообщении #823456 писал(а):
На катоде эти электроны нейтрализуют 1А катионов, которые идут в катод. В анод идут 1А анионов.

От того, что вы что-то упорно повторяете, оно истиной не становится. Зато с вами перестают разговаривать, пытаясь объяснить элементарные вещи. Вы этого добиваетесь?

Ismatulla в сообщении #823456 писал(а):
Появление же катода и анода в электролите уменшает число ионов, нейтрализуя их.

Нет. В среднем появление катода и анода не меняет число ионов. Впрочем, это зависит от конкретной электрохимической реакции.

Ismatulla в сообщении #823456 писал(а):
Когда медь в растворе не останется, то ток остановится из-за отсутствия ионов (носителей заряда).

Нет. В то время как на одном электроде осаждается медь, с другого электрода металл уходит. Кстати, поэтому другой электрод делают медным - чтобы медь замещалась медью.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение07.02.2014, 11:58 
Munin в сообщении #823542 писал(а):
Ismatulla в сообщении #823456 писал(а):
В электролите уже эти ионы ( катионы(+) и анионы(-) ) так и так существуют из-за электролитической диссоциации.

Верно. Но на аноде и катоде создаются ещё новые.


Ну вот, хоть на чем то сошлись, я имею ввиду о первоначальном существовании ионов в растворе. Отсюда и начнем плесать. Предположим, что вы правы о дополнительном ионизации (я этот вопрос ещё уточню). Для определенности с коэффициентом 1/2. То есть, половина тока идет на нейтрализацию ионов, а другая половина на ионизацию нейтральных молекул.
Пусть катод будет справа, а анод слева. И пусть идет 1А тока - поток 1А электронов из источника в катод. В катоде 0,5 А тока будут нейтрализовать подходящие к нему катионы, в аноде 0,5 А тока будет забираться из подходящих к нему анионов. Слева направо имеем катионный поток 0,5А, с права налево анионный 0,5А. Уже имеем 1А тока от первоначально существующих ионов.

В катоде есть ещё 0,5А тока, который ионизирует нейтральные молекулы, превращая их в анионы, и которые потекут в сторону анода - ещё 0,5А анионного тока. Из-за ионизации в аноде ещё 0,5А катионного тока в сторону анода. Всё это нужно естественно плюсовать, так как направление скорости противоположных зарядов тоже противоположно. Опять имеем 2А тока в электролите.

-- 07.02.2014, 14:44 --

Когда писал "В катоде есть ещё 0,5А тока, который ионизирует нейтральные молекулы, превращая их в анионы" ошибся. 0,25А идет на ионизацию, а остальны 0,25А на принятие катионов, которые ионизировались в аноде. В итоге получаем 1,5А тока в электролите.

-- 07.02.2014, 14:56 --

Давайте, не будем браковать мой первоначальный идеализированный модель, и не усложнять задачу дополнительными ионизациями (от вашей модели тоже отказываться не будем, я его рассмотрел).

Мой модел не так уж и нереален. Пусть катод и анод сделаны из нержавейки и практически не растворяются. В растворе практически все молекулы растворенного вещества ионизированы и дополнительно ионизировать уже нечего (возьмем вещество с высокой степенью диссоциации, ещё подогреем жидкость). В итоге имеем такую картину: в катод идут только катионы и катод принимает заряд только от катион. Нейтрализованные катионы прилепают катоду. Катод принимает 1А зарядов только от катионов, которых тоже должно быть 1А. Тоже самое в аноде. В результате имеем 1А катодного и 1А анодного тока.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение07.02.2014, 13:31 
Аватара пользователя
:facepalm:
Вы когда пальцы на руке считаете, тоже так же путаетесь?

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение07.02.2014, 13:37 
Вы же когда писали здесь свои первые формулы ( с (1-х)ом ), не мой модель же описывали, а свой, в котором вообще нет первоначальных ионов, а всё происходит насчет ионизации. В модели когда весь ток образуется насчет ионизации, то да, ваши расчеты правильны.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение07.02.2014, 13:48 
Ismatulla в сообщении #823696 писал(а):
Мой модел не так уж и нереален. Пусть катод и анод сделаны из нержавейки и практически не растворяются. В растворе практически все молекулы растворенного вещества ионизированы и дополнительно ионизировать уже нечего (возьмем вещество с высокой степенью диссоциации, ещё подогреем жидкость). В итоге имеем такую картину: в катод идут только катионы и катод принимает заряд только от катион. Нейтрализованные катионы прилепают катоду. Катод принимает 1А зарядов только от катионов, которых тоже должно быть 1А. Тоже самое в аноде. В результате имеем 1А катодного и 1А анодного тока.
В такой модели отдельные токи будут пространственно-неоднородными. Примерно следующим образом:
- вблизи катода ток катионов 1 А, ток анионов нулевой,
- вблизи анода ток анионов 1 А, ток катионов нулевой,
- посередки токи катионов и анионов по 0.5 А каждый.

Кроме того, все еще будет во времени меняться, потому что полное количество ионов в растворе постоянно уменьшается.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение07.02.2014, 16:52 
Аватара пользователя
Ismatulla в сообщении #823730 писал(а):
Вы же когда писали здесь свои первые формулы ( с (1-х)ом ), не мой модель же описывали, а свой, в котором вообще нет первоначальных ионов

С чего вы это взяли? Разумеется, первоначальные ионы есть.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение14.02.2014, 12:49 
DimaM в сообщении #823733 писал(а):
В такой модели отдельные токи будут пространственно-неоднородными. Примерно следующим образом:
- вблизи катода ток катионов 1 А, ток анионов нулевой,
- вблизи анода ток анионов 1 А, ток катионов нулевой,
- посередки токи катионов и анионов по 0.5 А каждый.


После того как анионы ушли в сторону анода, да, вблизи катода ток анионов нулевой, но в начале у катода ток анионов был 1А. Не надо думать, что анионы далеки от анода, посему он их не тянет, и в результате ток анионов равен нулю, ибо всё равно катод их отталкивает.

Когда анионы уйдут от катода, катод останется только с катионами - вокруг катода заряд станет положительным. 1-закон Кирхгофа подразумевает, что нигде заряд не накапливается. Поэтому здесь 1-закон Кирхгофа не работает.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение14.02.2014, 13:00 
Ismatulla в сообщении #826270 писал(а):
1-закон Кирхгофа подразумевает, что нигде заряд не накапливается. Поэтому здесь 1-закон Кирхгофа не работает.
Понятно: вы не хотите разобраться, а долбите свое :(. Ладно, продолжайте без меня.

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение14.02.2014, 13:12 
Как не разобрался?
Вы сказали, что у катода ток анионов равен нулю. Но причину не сказали. И я пока вижу только две причины, почему вы так сказали. В предыдущем посту я обе причины обсудил:

1. "После того как анионы ушли в сторону анода, да, вблизи катода ток анионов нулевой, но в начале у катода ток анионов был 1А"

2. "Не надо думать, что анионы далеки от анода, посему он их не тянет, и в результате ток анионов равен нулю, ибо всё равно катод их отталкивает"

 
 
 
 Re: Нарушение 1-закона Кирхгофа?
Сообщение14.02.2014, 17:02 
:facepalm: Попробуйте нарисовать картинки с плотностью концентрации анионов и катионов в различные моменты времени.

 
 
 [ Сообщений: 15 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group