Компенсационный метод измерения ЭДС гальванического элемента. Определение теплового эффекта реакции, изменение энергии Гиббса, изменения энтропии

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16875
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Компенсационный метод измерения ЭДС гальванического элемента. Определение теплового эффекта реакции, изменение энергии Гиббса, изменения энтропии и константы равновесия реакции, сопровождающей работу химического гальванического элемента.

Ответ: Компенсационный метод измерения ЭДС и напряжений в цепях постоянного тока является одним из высокоточных методов физических измерений. Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока характеризует работу, совершаемую источником тока по перемещению положительного единичного заряда в замкнутой электрической цепи: ЭДС измеряется в вольтах и численно равна напряжению на зажимах источника тока в случае разомкнутой цепи. Если не стремиться к высокой точности измерений, то ЭДС можно определить вольтметром, подсоединенным к клеммам источника. Схема такого включения представлена на рис. 1. Очевидно, что падение напряжения на вольтметре в соответствии с законом Ома для полной цепи определится соотношением из которого следует, что напряжение на вольтметре всегда меньше ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника Ir. Здесь r – внутреннее сопротивление источника, R – сопротивление вольтметра. V и E были бы равны друг другу, если бы ток в цепи источника I был равен 0. Метод компенсации позволяет практически полностью исключить ток в цепи источника ЭДС. Рассмотрим принципиальную схему, используемую в компенсационном методе измерения ЭДС (рис. 2). Компенсация ЭДС Ex осуществляется напряжением на участке AC, создаваемым вспомогательным источником E0. Это возможно, если ЭДС E0 превосходит ЭДС исследуемого источника Ex и источники включены навстречу друг другу. В этом случае Наличие компенсации контролируется гальванометром G. При полной компенсации ток в цепи гальванометра равен 0. Если участок цепи AB представляет собой однородный линейный участок, то напряжение на участке AC будет пропорционально его длине и измеряемая ЭДС будет прямо пропорциональна длине участка Если исследуемый источник заменить источником с известным (эталонным) значением ЭДС, в качестве которого обычно используют нормальный элемент Вестона, то Если ток в цепи источника E0 в процессе измерений остается неизменным, то отношение ЭДС будет равно отношению длин  В этом случае искомая ЭДС определятся соотношением Если химическую реакцию проводить в гальваническом элементе с очень малой скоростью, т.е. так, чтобы процесс практически не отклонялся от равновесного, то полезная работа электрического тока окажется равной максимальной работе реакции количество протекающего электричества; Е - напряжение или ЭДС разомкнутого элемента в В. При протекании химической реакции в процессе окисления участвуют n электронов стехиометрический коэффициент; n -число электронов, отданных или принятых 1 частицей. При окислении-восстановлении веществ будет протекать кулонов электричества Для изменения энтропии имеется формула Зная изменение ЭДС от температуры, можно найти изменение энтропии реакции Отсюда можно найти изменение энтальпии реакции (тепловой эффект) называется температурным коэффициентом ЭДС. Таким образом, из измерения ЭДС гальванического элемента для ряда температур можно вычислить реакции, протекающей в элементе.