Elektrický proud v kapalinách a plynech


Elektrický proud v kapalinách

Příklad elektrolýzy
Příklad elektrolýzy

Při elektrolýze se na katodě vždy vylučuje vodík nebo kov. Na anodě se také může vylučovat látka (kyslík v Hofmannově přístroji), může však také docházet jen k rozpouštění anody.

Faradayovy zákony

1. Faradayův zákon

Hmotnost mm vyloučené látky je přímo úměrná náboji QQ, který prošel elektrolytem.

m=A.Q=A.I.tm = A.Q = A.I.t

2. Faradayův zákon

Elektrochemický ekvivalent látky vypočteme, jestliže její molární hmotnost vydělíme Faradayovou konstantou a počtem elektronů potřebných k vyloučení jedné molekuly.

A=MmF.zA = \frac{M_{m}}{F.z}

Voltampérová charakteristika elektrolytického vodiče

Vezměme si jako příklad roztok CuSO4CuSO_{4}. Vložíme do tohoto roztoku dvě měděné elektrody, které budou nabité. Při zvyšování napětí UU nám bude konstantně růst i proud II, platí tedy Ohmův zákon:

I=URI = \frac{U}{R}

Pokud si však vezmeme roztok H2SO4H_{2}SO_{4} a platinové elektrody, Ohmův zákon zde platí až po překročení tzv. rozkladného napětí UrU_r.

I=UUrRI = \frac{U-U_{r}}{R}

Pro odpor elektrolýzy platí:

R=ρ.lSR = \rho .\frac{l}{S}

Voltampérová charakteristika elektrolytického vodiče

Galvanické články

Galvanický článek je tvořený dvěma elektrodami z různých kovů, mezi kterými je umístěn elektrolyt. Využívá chemickou energii uvolněnou při reakci kovových elektrod s elektrolytem, která se přeměňuje na energii elektrickou.

Využití elektrolýzy


Elektrický proud v plynech

Ionizace

Plyny se stávají elektricky vodivými, působením plamene nebo zářením (ionizátory). Tím se molekuly plynu rozštěpí na elektron a kladný iont (kationt), elektrony se mohou zachytit na neutrálních molekulách a vzniknou záporné ionty (anionty). Energie potřebná k uvolnění elektronů se nazývá ionizační energie.

Rekombinace

Probíhá současně s ionizací uvnitř plynu, je to děj opačný k ionizaci. Nesouhlasně nabité částice se navzájem přitahují a vytvářejí opět neutrální molekuly. Nachází-li se ionizovaný plyn mezi nabitými deskami (elektrodami), dochází k pohybu iontů. Kationty jdou na katodu a anionty na anodu. Ty pak na elektrodách ztrácejí svůj náboj a stávají se neutrálními atomy.

Voltampérová charakteristika výboje

Voltampérová charakteristika výboje

Při napětí (0 - UnU_{n}) převládá r​ekombinace, t​zn. slučování elektronů s neutrálními molekulami, platí tedy Ohmův zákon (počet iontů, které předají náboj elektrodám, je přímo úměrný napětí).

Při napětí (UnU_{n} - UzU_{z}) se velká část elektronů nestihne rekombinovat (kvůli vysoké rychlosti) a doletí k anodě samostatně. V tento okamžik je mezi elektrodami nasycený plyn (Ionizátor už nemá dostatek energie na štěpení nových částic).

Při překročení napětí UzU_{z} již není k pohybu iontů potřeba žádný ionizátor. Ionty se pohybují tak rychle, že jejich kinetická energie při srážce s molekulou stačí na rozštěpení této molekuly. Při tomto stavu vzniká tzv. ​samostatný výboj.

Plyn, ve kterém probíhá samostatný výboj se nazývá ​plazma,​ neboli vysoce ionizovaný plyn.

Samostatný výboj plynu za atmosférického tlaku

Obloukový výboj

Obloukový výboj

Jiskrový výboj

Jiskrový výboj

Koróna

Koróna

Samostatný výboj v plynu za sníženého tlaku

Doutnavý výboj

Doutnavka Reklamní trubice

Katodové záření