Как энергия выделяемая при химических реакциях, может превратиться в электрическую!

Таких путей много. Один из них лежит в основе работы современных ТЭЦ. Топливо смешивается с кислородом и сгорает. Чаще всего оно содержит углерод в виде угля, смеси углеводородов (жидкой или газообразной) или генераторного газа. При сгорании топлива выделяется значительное количество теплоты и света. Теплота расходуется на нагревание водяных паров в котлах до высокой температуры – при этом давление пара значительно повышается. Перегретый водяной пар направляется к лопастям паровой турбины, которая начинает вращаться – тепловая энергия совершает механическую работу. Турбина соединяется с генератором электрического тока – на электростанции вырабатывается электроэнергия. Только... только мы то не очень довольны. Энергия, которая выделяется при химических процессах, не используется полностью. Имеются потери и притом огромные. Часть энергии идет на освещение и обогрев окружающего пространства.

У инженеров имеется точный критерий для оценки работы таких машин – он называется коэффициент полезного действия. Он показывает, какая часть энергии совершает полезную работу. Для тепловых электростанций эта цифра не очень велика – 35–45 %. Мы ведь столько раз превращали энергию: химическую в тепловую, тепловую в механическую, механическую в электрическую. При таком долгом пути, разумеется, неизбежны и потери.

– А как сократить этот путь? Прямо превратить энергию, которая выделяется в ходе химического процесса, в электрическую? Ведь и в химических реакциях происходит переход электронов. Ведь такой же поток электронов представляет собой и электрический ток. Нельзя ли между ними установить связь?

– Можно. Тем более, что даже не предполагая Наличия такой связи, Гальвани и Вольта сделали открытие: дали нам в руки гальванические элементы.

Давайте и мы сконструируем гальванический элемент. Возьмем два металлических электрода, потенциалы которых значительно различаются. Поступим так же, как Даниэль, именем которого назван медноцинковый элемент. Погрузим медный и цинковый электроды в растворы сульфатов с концентрацией ионов 1 моль/л. Стандартный потенциал цинкового электрода – 0,76 В, а медного – 0,34 В. Напряжение полученного элемента будет равно 0,34– (– 0,76) = 1,1 В. Возьмем медную проволоку, соединим оба электрода, подключим даже прибор для измерения протекаемого тока, но... стрелка замерла, тока нет. Мы забыли соединить электроды и «по воде». Соединим стаканы с растворами так называемым электролитным мостом. Он представляет собой тонкую стеклянную трубочку, наполненную электролитом, например КС1.

Перегородки, поставленные на обоих концах трубки, мешают свободному переходу ионов из одного раствора в другой. Ионы меди не могут самостоятельно перейти в раствор сульфата цинка и, наоборот, ионы цинка не могут перейти в раствор сульфата меди. Это очень важно. Нельзя допустить, чтобы растворы смешались.

– Почему?

– Давайте об этом поговорим немного позже.

После того, как поставлен электролитный мост, гальванический элемент начинает работать: по цепи течет электрический ток. В чем здесь причина? Нетрудно ее установить. Но одном электроде, там, где цинк погружен в раствор сульфата цинка, происходит постоянное растворение металла и движение ионов цинка в растворе, а на другом электроде постоянно выделяется медь.

На сайте 4GYM.RU можно велотренажер бу купить по лучшей цене


Полезное чтиво:
Опыты с растворами
Условия окисления углерода
Способ концентрации ионов
Сухой гальванический элемент
Аккумуляторы
Электрический ток протекает в растворах электролитов?