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




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 08:40 


12/03/17
686
Решил повторить школьный курс физики. И начал с Ландсберга "Электричество и магнетизм". Так вот там в параграфе 9 описывается явление фотоэффекта когда из отрицательно заряженного электрода очень легко и просто под действием света вырываются электроны. А в параграфе 76 описано такое явление, как растворение металла в электролите за счет перехода положительных ионов в электролит. Процесс этот, правда, очень быстро уравновешивается и останавливается если не отводить от металла отрицательный заряд как это делается в батарейках. Как этот отвод происходит в батарейках в общем то понятно.
А вот что будет, если отрицательный заряд отводить с помощью фотоэффекта, т.е. не создавая замкнутого контура для протекания тока? Возможен ли, вообще, такой процесс? До какой поры можно таким образом зарядить электролит? Что из себя будет представлять полученная жидкость? Можно ли потом использовать ее для получения тока?
Описание подобного эксперимента и ответы на все эти вопросы у Ландсберга я, к сожалению, не смог найти. Подскажите.

-- 06.05.2020, 09:02 --

А еще интересно, если данную жидкость вылить на непроводящую плоскость - развалится ли она на мелкие капли вследствие избытка положительных зарядов и отталкивания их друг от друга?
А хотя даже и проводящую. Разницы то в принципе нет, наверное.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 10:07 


12/03/17
686
granit201z в сообщении #1460542 писал(а):
До какой поры можно таким образом зарядить электролит?

Предел такой зарядки скорее всего все-таки будет. Вот засунули мы нейтральный металл в нейтральный электролит. Чуть он подрастворился, и следом скинули с него (металла) электроны фотоэффектом. Имеем следующее: у нас опять нейтральный кусок металла чуть меньшей массы и чуть положительно заряженный электролит. Хотя, если между ними контакт, то и металл станет сразу же чуть положительно заряженным. Значит электроны из него уже не выбить фотоэффектом. К тому же и чуть положительно заряженный электролит будет уже побольше сопротивляться растворению даже нейтрального металла, не говоря уже о чуть положительно заряженном металле.
Значит подобного рода зарядка наверное все-таки очень быстро остановится?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 13:14 


12/03/17
686
А вот еще мысль пришла. У металлов весь избыточный заряд распределен по поверхности. А у электролита как будет? Ведь в нем тоже имеются свободные носители заряда. Т.е. теоретически в толще электролита заряд сидеть не будет. Значит и металл, опущенный в заряженный электролит будет заряжаться от электролита только через мизерную площадь-кольцо (приповерхностную зону окружения металла электролитом), а отдавать заряды через всю свою погруженную поверхность?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 14:32 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
granit201z в сообщении #1460550 писал(а):
Значит подобного рода зарядка наверное все-таки очень быстро остановится?
Да, должна бы. Мы можем какое-то время вызывать фотоэффект, беря излучение с более короткой длиной волны, но рано или поздно нам побочные эффекты надоедят, например излучение начнёт частично проходить через металл, потом вообще ерунда пойдёт.

granit201z в сообщении #1460582 писал(а):
А у электролита как будет? Ведь в нем тоже имеются свободные носители заряда. Т.е. теоретически в толще электролита заряд сидеть не будет.
Надо учесть времена процессов в сравнении с подвижностью ионов электролита — электроны в металле намного подвижнее. Наконец, одно дело избыточный заряд, а другое дело носители заряда вообще, которые никуда из толщи электролита не деваются, так что никакой асимметрии с кольцом не должно быть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 15:02 


12/03/17
686
arseniiv в сообщении #1460603 писал(а):
беря излучение с более короткой длиной волны

вы имеете ввиду увеличение таким образом мощности излучения?
arseniiv в сообщении #1460603 писал(а):
излучение начнёт частично проходить через металл, потом вообще ерунда пойдёт.

а что вы подразумеваете под фразой "ерунда пойдет"?

-- 06.05.2020, 15:11 --

arseniiv в сообщении #1460603 писал(а):
Наконец, одно дело избыточный заряд, а другое дело носители заряда вообще, которые никуда из толщи электролита не деваются

а если времена процессов несущественны? ну, например, взять стеклянную сферу, наполненную электролитом, внести в нее (на любое нужное нам время) положительно заряженный металлический шарик. Со временем ведь избыточные положительные ионы от шарика должны будут разбежаться к границам сферы, а любые их попытки вернуться в толщу электролита будут равносильны уменьшению расстояния между одноименно заряженными ионами, т.е. против сил поля

-- 06.05.2020, 15:22 --

А так как это одноименно заряженные ионы раствора, то они еще к тому же теоретически могут и давление на стенки сосуда создавать. т.е. увеличение заряда электролита в этом сосуде будет способствовать увеличению давления?

-- 06.05.2020, 15:40 --

а если сосуд незамкнутый (с открытым верхом например)? не начнут ли избыточные ионы через это отверстие покидать раствор? ведь электрические силы отталкивания намного сильнее, чем силы, обусловленные наличием какой-то массы у ионов

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 16:04 


12/03/17
686
granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
ну, например, взять стеклянную сферу, наполненную электролитом, внести в нее (на любое нужное нам время) положительно заряженный металлический шарик

а еще лучше внести генератор Ван-де-Граафа. Жаль у меня его нет только. Может у кого есть? Не могли бы вы проделать такой опыт?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 16:27 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
вы имеете ввиду увеличение таким образом мощности излучения?
Если мы собираемся заряжать металл с одной и той же скоростью, то это будет давать и увеличение мощности, да, но вообще я имел в виду, что раз красная граница фотоэффекта ползёт в сторону более коротких длин волн, мы можем не отчаяться, что на выбранной длине волны он с каких-то пор уже невозможен, а выбрать более короткую, на которой ещё возможен.

granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
а что вы подразумеваете под фразой "ерунда пойдет"?
Ну представьте эффекты очень жёсткого гамма-излучения на вещество. При достаточной энергии фотонов уже будет не важно, какой эксперимент мы хотели затеять.

granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
а если времена процессов несущественны?
Тогда всё будет на поверхности электролита, конечно, то есть в этом случае на границе его со сферой. Но если времена несущественны, избыточные заряды просочатся и через стекло и в конце концов будут уже на поверхности сферы.

granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
А так как это одноименно заряженные ионы раствора, то они еще к тому же теоретически могут и давление на стенки сосуда создавать. т.е. увеличение заряда электролита в этом сосуде будет способствовать увеличению давления?
В первом приближении точно не должно. Концентрация всех видов ионов там ведь не изменится: одних больше, других меньше.

granit201z в сообщении #1460610 писал(а):
а если сосуд незамкнутый (с открытым верхом например)? не начнут ли избыточные ионы через это отверстие покидать раствор? ведь электрические силы отталкивания намного сильнее, чем силы, обусловленные наличием какой-то массы у ионов
Ну это же зависит от величины избытка, плюс поверхностные явления это хитрая вещь и я в них не разбираюсь. Ионам может быть и легче, и тяжелее покидать жидкость, чем например молекулам самой жидкости (допустим, воды), не знаю. Например если они как следует сольватированы (гидратированы), может потребоваться испарять их вместе с этой оболочкой из молекул жидкости, что труднее. А они всегда более или менее сольватированы, иначе они вообще бы не захотели растворяться.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зарядка электролита
Сообщение06.05.2020, 20:39 


23/04/17
305
Россия
granit201z в сообщении #1460542 писал(а):
что будет, если отрицательный заряд отводить с помощью фотоэффекта, т.е. не создавая замкнутого контура для протекания тока?
В любом случае заряд придётся отводить. Иначе электроны, вырванные фотоэффектом с поверхности металла вернутся обратно. В этом смысле зарядка фотоэффектом ничем не отличается от зарядки в электролите. Как только вы разделяете заряды появляется электрическое поле стремящееся вернуть их обратно, и его энергия очень быстро превысит энергию фотонов. Максимум, что можно получить это сложить энергию фотонов и энергию ионизации металла в электролите.

granit201z в сообщении #1460542 писал(а):
если данную жидкость вылить на непроводящую плоскость - развалится ли она на мелкие капли вследствие избытка положительных зарядов и отталкивания их друг от друга?
Электростатическое распыление существует, но это не свойство жидкости и таким образом точно не получится.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

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