Поляризация электролита - попытка применения.

[Grab485]

Попрошу сильно не пинать - объем моих знаний по физике ограничен.
Воопрос мой такой. Представим себе кубический стеклянный сосуд с морской водой (можно раствор поваренной соли примерно той же концентрации). На две боковые противоположные поверхности сосуда наклеена фольга, жидкость получается в конденсаторе. К фольге приложено постоянное напряжение. А вот теперь начинаются мои предположения:

- по причине электролитической диссоциации хлорид натрия распадается на ионы.
- по причине нахождения в электрическом поле положительные и отрицательные ионы сконцентрируются возле соответствующих электродов (обкладки из фольги)

- проделав отверстие точно по центру сосуда, получаем вытекающую опресненную воду (сверху потихоньку подливаем соленую). Вопрос: выходит, я имею пресную воду из соленой, не расходуя энергию? Ток постоянный, все изолировано.

- можно ли как-то хотя бы приблизительно оценить напряженность поля (напряжение на обкладках и расстояние между ними) , достаточную для наблюдения эффекта опреснения?

- дальше- больше. Если я проделаю такие же отверстия возле каждого из электродов, то должен получить две дополнительные струйки - одна с положительными ионами, другая - с отрицательными. Набрав эту жидкость в сосуды и соединив обе жидкости проводником, получу ли я электрический ток? И сколько? И где в таком случае источник энергии, ведь в вечный двигатель я не верю.

[photon]

Grab485 писал(а):

опрос: выходит, я имею пресную воду из соленой, не расходуя энергию? Ток постоянный, все изолировано.

Ток течет? - как же тогда без расхода энергии? - счётчик-то мотает и за электроэнергию надо-таки будет платить

[Sergiy_psm]

Grab485 писал(а):

- по причине нахождения в электрическом поле положительные и отрицательные ионы сконцентрируются возле соответствующих электродов (обкладки из фольги)

И эти ионы рекомбинирую и станут нейтральными атомами.

Grab485 писал(а):

- проделав отверстие точно по центру сосуда, получаем вытекающую опресненную воду (сверху потихоньку подливаем соленую).

Что значит опресненную? На сколько %?

[Grab485]

photon писал(а):

Grab485 писал(а):

опрос: выходит, я имею пресную воду из соленой, не расходуя энергию? Ток постоянный, все изолировано.

Ток течет? - как же тогда без расхода энергии? - счётчик-то мотает и за электроэнергию надо-таки будет платить

Постоянный ток в смысле не переменный.
Прошу прощения за неточность в описании. Фразу следует читать так:
На две НАРУЖНЫЕ боковые противоположные поверхности сосуда наклеена фольга...

На ток смещения согласен. Но он закончился. Что дальше?

Добавлено спустя 6 минут 27 секунд:

Sergiy_psm писал(а):

Grab485 писал(а):

- по причине нахождения в электрическом поле положительные и отрицательные ионы сконцентрируются возле соответствующих электродов (обкладки из фольги)

И эти ионы рекомбинирую и станут нейтральными атомами.

Обкладки из фольги находятся снаружи. За стеклом. Рекомбинировать не с чем. Потому как противоположные ионы находятся возле противоположной стенки сосуда.

Grab485 писал(а):

- проделав отверстие точно по центру сосуда, получаем вытекающую опресненную воду (сверху потихоньку подливаем соленую).

Что значит опресненную? На сколько %?

Вопрос правильный. Хотя и непринципиальный. Даже если на 5 процентов. Просто повторю процесс нужное число раз.
А вот как бы оценить распределение ионов по ширине сосуда в зависимости от приложенного напряжения?

[Sergiy_psm]

Grab485 писал(а):

Постоянный ток в смысле не переменный.

Это неважно.

Grab485 писал(а):

На ток смещения согласен. Но он закончился. Что дальше?

При чем тут ток смещения? Электроический ток в электролите прекратится, когда все ионы рекомбинируют на электродах. Дальше могут идти вторичные химические реакции на электродах.

Grab485 писал(а):

А вот как бы оценить распределение ионов по ширине сосуда в зависимости от приложенного напряжения?

Можно на основе распределения Больцмана.

Все же, мне лично, непонятна постановка задачи.

[Someone]

Sergiy_psm писал(а):

Все же, мне лично, непонятна постановка задачи.

Я понял так, что Grab485 засунул сосуд с водой между обкладками конденсатора и хочет получить в результате опреснённую воду, поскольку, дескать, вся соль соберётся у стенок сосуда.
Под действием электрического поля внутри конденсатора некоторое количество (реально - ничтожно малое) положительно и отрицательно заряженных ионов "прилипнут" изнутри к стенкам сосуда и нейтрализуют внутри сосуда электрическое поле конденсатора. После этого внутри сосуда будет равномерно солёная вода. Концентрация соли упадёт на совершенно ничтожную величину, которую никаким способом измерить не удастся.

[Grab485]

Sergiy_psm писал(а):

Grab485 писал(а):

Постоянный ток в смысле не переменный.

Это неважно.
Ошибочка. Это архиважно. Сосуд с электролитом находится в конденсаторе. Электрического контакта электролит и электроды НЕ ИМЕЮТ.

Grab485 писал(а):

На ток смещения согласен. Но он закончился. Что дальше?

При чем тут ток смещения? Электроический ток в электролите прекратится, когда все ионы рекомбинируют на электродах. Дальше могут идти вторичные химические реакции на электродах.
- Электроды НЕ в электролите. Они отделены стеклом, снаружи сосуда они находятся.

Grab485 писал(а):

А вот как бы оценить распределение ионов по ширине сосуда в зависимости от приложенного напряжения?

Можно на основе распределения Больцмана.
За Больцмана спасибо. Посмотрю.

Все же, мне лично, непонятна постановка задачи.

Ну как же? Хочу опреснитель построить. Вопрос - какое напряжение приложить, чтобы средняя концентрация ионов в центральной части сосуда (скажем 10 % по ширине) была скажем на 10 % ниже, чем у исходной соленой воды.
Ну и, натурально, должен ли теоретически такой опреснитель работать.
К примеру, вдруг согласно закону Бобрика-Кубрика*, статистическая объемная концентрация разнополярных ионов обязана быть константой. Тогда всё- приехали.

А поскольку Вы не заметили, что электроды - снаружи, а ток - постоянный (DC) в том смысле что приложено постоянное напряжение (а не переменное) , то после короткого тока смещения, определяемого емкостью между электродами (они же обкладки конденсатора) и диэлектрической постоянной электролита, схема потреблять электричество не должна.
То есть я "нахаляву" опресняю воду.

Покажите мне, где я ошибаюсь.


* закон Бобрика-Кубрика только что мной придуман для примера.

Добавлено спустя 7 минут 20 секунд:

Someone писал(а):

Sergiy_psm писал(а):

Все же, мне лично, непонятна постановка задачи.

Я понял так, что Grab485 засунул сосуд с водой между обкладками конденсатора и хочет получить в результате опреснённую воду, поскольку, дескать, вся соль соберётся у стенок сосуда.
Под действием электрического поля внутри конденсатора некоторое количество (реально - ничтожно малое) положительно и отрицательно заряженных ионов "прилипнут" изнутри к стенкам сосуда и нейтрализуют внутри сосуда электрическое поле конденсатора. После этого внутри сосуда будет равномерно солёная вода. Концентрация соли упадёт на совершенно ничтожную величину, которую никаким способом измерить не удастся.

Спасибо за понимание. Именно этого я и хочу добиться.
Так и вопрос в том, чтобы вычислить, какое именно напряжение при известном расстоянии позволит опреснить заметное количество воды. Ведь очевидно, что приложив десятки киловольт при расстоянии между обкладками 0.1 мм можно получить огромную напряженность поля. То есть теоретически при каком-то конечном напряжении можно растянуть все ионы "по углам". Ну, останется какое-то количество ионов в средней зоне благодаря температуре.

[Sergiy_psm]

Someone писал(а):

Под действием электрического поля внутри конденсатора некоторое количество (реально - ничтожно малое) положительно и отрицательно заряженных ионов "прилипнут" изнутри к стенкам сосуда и нейтрализуют внутри сосуда электрическое поле конденсатора.

Grab485 писал(а):

На две боковые противоположные поверхности сосуда наклеена фольга, жидкость получается в конденсаторе.

Grab485, куда все-таки наклеена фольга? Она соприкасается с электролитом, или нет?

[Grab485]

Sergiy_psm писал(а):

Someone писал(а):

Под действием электрического поля внутри конденсатора некоторое количество (реально - ничтожно малое) положительно и отрицательно заряженных ионов "прилипнут" изнутри к стенкам сосуда и нейтрализуют внутри сосуда электрическое поле конденсатора.

Grab485 писал(а):

На две боковые противоположные поверхности сосуда наклеена фольга, жидкость получается в конденсаторе.

Grab485, куда все-таки наклеена фольга? Она соприкасается с электролитом, или нет?

Прошу прощения за неточность в описании. Фразу следует читать так:
На две НАРУЖНЫЕ боковые противоположные поверхности сосуда наклеена фольга...
Соответственно, фольга с электролитом не соприкасается.

[Sergiy_psm]

Grab485 писал(а):

А поскольку Вы не заметили, что электроды - снаружи, а ток - постоянный (DC) в том смысле что приложено постоянное напряжение (а не переменное)

Тут вы меня и сбили с толку. Напряжение - это же не ток!

[Grab485]

Sergiy_psm писал(а):

Grab485 писал(а):

А поскольку Вы не заметили, что электроды - снаружи, а ток - постоянный (DC) в том смысле что приложено постоянное напряжение (а не переменное)

Тут вы меня и сбили с толку. Напряжение - это же не ток!

Я так и понял, что Вы не поняли . Если бы я имел в виду постоянный по величине ток, я бы написал "ток постоянен".

[Sergiy_psm]

Someone писал(а):

Я понял так, что Grab485 засунул сосуд с водой между обкладками конденсатора и хочет получить в результате опреснённую воду, поскольку, дескать, вся соль соберётся у стенок сосуда.

Под действием электрического поля внутри конденсатора некоторое количество (реально - ничтожно малое) положительно и отрицательно заряженных ионов "прилипнут" изнутри к стенкам сосуда и нейтрализуют внутри сосуда электрическое поле конденсатора. После этого внутри сосуда будет равномерно солёная вода. Концентрация соли упадёт на совершенно ничтожную величину, которую никаким способом измерить не удастся.

Someone правильно объяснил. Не получится опреснителя.

[Grab485]

Можете показать с цифрами в руках, что понадобится напряжение в миллионы вольт для получения двух миллилитров пресной воды?

[Sergiy_psm]

Grab485 писал(а):

Можете показать с цифрами в руках, что понадобится напряжение в миллионы вольт для получения двух миллилитров пресной воды?

Вот скажем так. По мере нагромождения ионов возле положительной (для определенности) пластины потенциал с расстоянием от пластины убывает, на некотором расстоянии он, можно сказать, станет практически нулевым (это значит что сверху ионы не будут липнуть, а будут практически свободными), это расстояние называется дебаевской длиной. Ее можете оценить за формулой

$$d=\sqrt{\frac{\epsilon_0 k T}{2 n_0 q^2}}$$

, где $n_0$ - концентрация ионов (именно ионов) соли в воде без поля, $q$ - заряд иона (равен заряду электрона), $T$ - температура электролита, остальные - константы. Подставте свои данные и получите результат.

Добавлено спустя 2 минуты 36 секунд:

Так вот, возле пластин будус слои налипших ионов, а дальше свободные ионы, так что даже не будет места в днище, в котором дырку сверлить, чтобы пресная вода лилась.

[Grab485]

Sergiy_psm писал(а):

Grab485 писал(а):

Можете показать с цифрами в руках, что понадобится напряжение в миллионы вольт для получения двух миллилитров пресной воды?

Вот скажем так. По мере нагромождения ионов возле положительной (для определенности) пластины потенциал с расстоянием от пластины убывает, на некотором расстоянии он, можно сказать, станет практически нулевым (это значит что сверху ионы не будут липнуть, а будут практически свободными), это расстояние называется дебаевской длиной. Ее можете оценить за формулой

$$d=\sqrt{\frac{\epsilon_0 k T}{2 n_0 q^2}}$$

, где $n_0$ - концентрация ионов (именно ионов) соли в воде без поля, $q$ - заряд иона (равен заряду электрона), $T$ - температура электролита, остальные - константы. Подставте свои данные и получите результат.

Добавлено спустя 2 минуты 36 секунд:

Так вот, возле пластин будус слои налипших ионов, а дальше свободные ионы, так что даже не будет места в днище, в котором дырку сверлить, чтобы пресная вода лилась.

Спасибо.
Согласно http://ru.wikipedia.org/wiki/Дебаевская_длина

порядок дебаевской длины для электролитов составляет 10^-4м, то есть 0.1 мм, что технически реализуемо, хотя и непросто.