дано:
V = 7,5 л = 7,5 * 10⁻³ м³ (объем водорода)
T = 300 K (температура)
P = 85 кПа = 85000 Па (давление)
U = 6 В (напряжение)
η = 0,75 (КПД установки)
M = 0,01 мг/Кл = 0,01 * 10⁻³ г/Кл = 1 * 10⁻⁵ кг/Кл (электрохимический эквивалент водорода)
найти:
Количество электроэнергии, необходимое для получения водорода.
решение:
1. Найдем количество молей водорода n, используя уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT,
где R = 8,314 Дж/(моль·К).
2. Перепишем уравнение для n:
n = PV / RT.
3. Подставляем известные значения:
n = (85000 Па * 7,5 * 10⁻³ м³) / (8,314 Дж/(моль·К) * 300 K)
n = 0,2267 моль.
4. Найдем заряд Q, необходимый для получения этого количества водорода:
Q = n * F,
где F = 96485 Кл/моль (число Фарадея).
5. Подставляем значение n:
Q = 0,2267 моль * 96485 Кл/моль
Q ≈ 21880 Кл.
6. Теперь найдем энергию E, необходимую для электролиза без учета КПД:
E = Q * U
E = 21880 Кл * 6 В
E = 131280 Дж.
7. Учитывая КПД установки, фактическое количество энергии Eф необходимо вычислить по формуле:
Eф = E / η
Eф = 131280 Дж / 0,75
Eф = 174240 Дж.
ответ:
Для получения 7,5 литров водорода необходимо затратить 174240 джоулей электроэнергии.