Matematické Fórum

pohlondrej · 28. 10. 2011 13:10

Zdravím,

narazil jsem v jedné starší sbírce úloh na příklad na téma elektrolýza. Postupoval jsem podle Faradayových zákonů, ale nikdy mi nevyšlo správné řešení - zřejmě dosazuji špatná čísla za molární hmotnost. Ani google nepomohl.

Příklad :

Jaká elektrická energie při napětí 12 V rozloží vodu o hmotnosti 1 kg na kyslík a vodík ?

a) vzal jsem Far. zákony pro elektrolýzu a složil jsem vzorec Q = I * t = (m * F * z)/ Mm, kde m = hmotnost vody, F = Faradayova konstanta = 9,65*(10)4 C * mol-1 a z = mocenství; Mm = molární hmotnost

b) Q jsem dosadil do vzorce E = UQ

c) dosadil jsem hodnoty, avšak nikdy mi nevyšlo správné číslo...výsledek měl být 35,7 kWh

Prosím poraďte mi, co mám dosadit za jednotlivé veličiny, aby to vyšlo správně.

Děkuji

mák · 28. 10. 2011 13:58

Nevím, kde si udělal chybu, když nenapíšeš postup.
Ale zkusím hádat z věštecké koule.
Zadal si za hmotnost váhu vody. Měl by si to počítat přes vyloučený vodík, nebo kyslík. To je jedno, výsledek je stejný.
Pokud to není ono, tak věštecká koule nezafungovala.

pietro · 28. 10. 2011 16:17

↑ pohlondrej: Ahoj, zatiaľ som zozbieral nasledovné:

http://aardvark.co.nz/hho_fraud.shtml

http://www.nrel.gov/hydrogen/pdfs/36734.pdf

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hb … ctrol.html

a nejaký výpočet

http://www.wolframalpha.com/input/?i=23 … ;t=mfftb01

http://www.wolframalpha.com/input/?i=n% … ov+vody%22

pietro · 29. 10. 2011 19:47

Cez Faradayov zakon by sme vyratali tak akurat mnozstvo naboja ktore treba na neutralizaciu ionov. Je fakt, ze ten naboj pretecie obvodom. A vieme vyratat aj W=U*Q. Ale kde je energia na rozthrnutie molekul a vodikovych a inych vazieb v kvapaline. Voda je slabo disociovana na iony. Asi len Faraday nestaci.

pietro · 30. 10. 2011 10:38 — Editoval pietro (30. 10. 2011 15:40)

Počet elektrónov na "neutralizáciu" iónov... 2H+ + O2- je 2 ks, dva sa "musia" presunúť z kyslíka na vodíky.
Na jednu molekulu vody budú teda 2 elektróny. My máme 55.55 mólov vody a teda bude treba 2*55.55 mólov elektrónov.
Náboj teda bude Q=2*55.55*(Avogadrova konst)*náboj 1 ks elektrónu... = to je vlastne výsledok z Faradayovej rovnice.

Praca = 12 * naboj
http://m.wolframalpha.com/input/?i=12*2 … 8&y=14

mák · 30. 10. 2011 13:27

pietro napsal(a):
Cez Faradayov zakon by sme vyratali tak akurat mnozstvo naboja ktore treba na neutralizaciu ionov. Je fakt, ze ten naboj pretecie obvodom. A vieme vyratat aj W=U*Q. Ale kde je energia na rozthrnutie molekul a vodikovych a inych vazieb v kvapaline. Voda je slabo disociovana na iony. Asi len Faraday nestaci.

Existuje určité teoretické minimální napětí po na rozklad vody. V praxi se používá vyšší, neboť existují ztráty. V tomto příkladě se to neřeší a je dáno pevné napětí 12V, které je evidentně podstatně vyšší, takže předpoklad pro rozklad vody je splněn. Přebytek energie se pravděpodobně promění v teplo.

mák · 30. 10. 2011 13:46 — Editoval mák (30. 10. 2011 13:59)

Výpočet přes vodík:

1. a 2. Faradayův zákon:
$m=A\,Q$
$A={{{\it Mm}}\over{z\,F}}$
Složením:
$m={{{\it Mm}\,Q}\over{z\,F}}$

1 grammolekula vody má hmotnost: 18.015324 g
1 grammolekula vodíku má hmotnost: 1.007947 g (dosadíme za [Mm = 1.007947])

1kg vody tedy obsahuje 111.8988478919391 g vodíku, což ve právě proměná [m = 111.8988478919391]

F známe je to [F = 96485]

a z je počet elektronů potřebných k uvolnění jednoho atomu vodíku, tedy [z = 1]

Vypočítáme Q a výsledek je v ampérsekundách, vydělíme 3600 (tolik sekund má hodina) a vynásobíme 12 volty. Výsledek je 35.7 kWh.

Obdobný postup je přes kyslík, s tím rozdílem, že se vyloučí 888.101152108061 g kyslíku [m = 888.101152108061]. Mn bude hmotnost jedné grammolekuly kyslíku [Mm = 15.99943] a elektrovalence z bude 2, nebo pro vyloučení jedné molekuly O, bude potřeba dvou elektronů. Dále postup bude stejný a výsledek taktéž.

pohlondrej · 30. 10. 2011 18:54

Děkuji všem za pomoc ! :-)

Matematické Fórum

#1 28. 10. 2011 13:10

Elektrolýza - příklady

#2 28. 10. 2011 13:58

Re: Elektrolýza - příklady

#3 28. 10. 2011 16:17

Re: Elektrolýza - příklady

#4 29. 10. 2011 19:47

Re: Elektrolýza - příklady

#5 30. 10. 2011 10:38 — Editoval pietro (30. 10. 2011 15:40)

Re: Elektrolýza - příklady

#6 30. 10. 2011 13:27

Re: Elektrolýza - příklady

pietro napsal(a):

#7 30. 10. 2011 13:46 — Editoval mák (30. 10. 2011 13:59)

Re: Elektrolýza - příklady

#8 30. 10. 2011 18:54

Re: Elektrolýza - příklady

Zápatí