При электролизе воды через электролитическую ванну в течение времени t = 25 мин шел ток I = 20 А. Какова температура выделившегося кислорода, если он находится в объеме V = 1 л под давлением р = 0,2 МПа. Молярная масса воды m = 0,018 кг/моль. Электрохимический эквивалент кислорода k = 8,29 · 10-8 кг/Кл.
от

1 Ответ

Дано:  
Ток I = 20 A  
Время t = 25 мин = 1500 с  
Объем V = 1 л = 0,001 м^3  
Давление p = 0,2 МПа = 2 * 10^5 Па  
Молярная масса воды m = 0,018 кг/моль  
Электрохимический эквивалент кислорода k = 8,29 × 10^-8 кг/Кл  

Найти:  
Температуру выделившегося кислорода.

Решение с расчетом:  
Сначала найдем количество заряда, протекшее через электролит:
Q = I * t

Теперь рассчитаем количество вещества кислорода, выделившееся при электролизе воды:
n = Q / (2 * F)

Где F - постоянная Фарадея (F ≈ 96500 Кл/моль).

Теперь найдем массу кислорода:
m = n * m

Используя уравнение состояния идеального газа PV = nRT, найдем температуру:
T = pV / (nR)

Где R - универсальная газовая постоянная (R ≈ 8,314 Дж/(моль·К)).

Подставляем известные значения:
Q = 20 A * 1500 с = 30000 Кл
n = 30000 Кл / (2 * 96500 Кл/моль) ≈ 0,155 моль
m = 0,155 моль * 0,018 кг/моль ≈ 0,00279 кг
T = 2 * 10^5 Па * 0,001 м^3 / (0,155 моль * 8,314 Дж/(моль·К)) ≈ 312 К

Ответ:  
Температура выделившегося кислорода составит примерно 312 К.
от