mл = 0,5кг - масса льда
tл1 = -40°С - температура льда
tл2 = 0°C - температура нагретого льда
сл = 2,1 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость льда
λл = 3,3 · 10⁵ Дж/кг - удельная теплота плавления льда
св = 4,2 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость воды
tв1 = 0°С - температура воды,получившейся из растопленного льда
tв2 = 100°С - температура нагретой воды
rв = 22,6· 10⁵ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды
Q - ? - потребная теплота
Q1 = cл · mл · (Tл2 - Тл1) - теплота, потребная для нагревания льда
Q2 = λл · mл - теплота, потребная для плавления льда
Q3 = cв · mл · (Tв2 - Тв1) - теплота, потребная для нагревания воды
Q4 = rв · mл - теплота, потребная для испарения воды
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 =
= cл · mл · (Tл2 - Тл1) + λл · mл + cв · mл · (Tв2 - Тв1) + rв · mл
= 2,1 · 10³ · 0.5 · 40 + 3,3 · 10⁵ · 0.5 + 4,2 · 10³ · 0.5 · 100 + 22,6· 10⁵ · 0,5 =
= 0, 42 · 10⁵ + 1,65 · 10⁵ + 2,1 · 10⁵ + 11,3 · 10⁵ = 15,47 · 10⁵ (Дж) ≈ 1,5 МДж
ответ: 1,5 Мдж
Люди довольно часто сталкиваются с электрохимическими элементами в повседневной жизни: от одноразовых батареек АА в пультах дистанционного управления ТВ до литий-ионных батарей в смартфонах. Существует два типа таких ячеек: гальванические и электролитические. Первые получают свою энергию от самопроизвольных окислительно-восстановительных реакций (ОВР), в то время как вторые требуют внешний источник электронов, например, блока питания переменного тока. Оба элемента состоят из анода (А) и катода (К), изготавливаемых из разнородных металлов и электролитов.В любом электрохимическом процессе электроны переходят из одного вещества в другое, что обусловлено ОВР. Восстановитель представляет собой вещество, которое теряет электроны и в процессе окисляется. Связанная энергия определяется разностью потенциалов между валентными электронами в атомах различных элементов.
Принцип работы
Гальванический элемент — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую, используя электрохимию, а в быту называется батареей.
В такой ячейке есть контейнер, в котором содержится раствор концентрированного сульфата меди (CuSO4), а внутри раствора вставлен медный стержень — катод. Внутри контейнера находится пористый сосуд, заполненный концентрированной серной кислота (H2SO4), в нее вставлен цинковый стержень — анод. Таким образом, когда провод соединяет медный и цинковый стержни, по нему начинает протекать электрический ток.
Дополнительная информация. Реакции окисления и восстановления разделяются на части, называемые полуреакциями. Внешняя цепь используется для проведения потока электронов между электродами гальванического элемента. Электроды изготавливают из любых проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже полимеры.
ИСТОЧНИК ТОКОВ
Существует два типа электрохимических элементов: гальванические и электролитические. Гальваническая клетка использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции для выработки электроэнергии.
Электролитическая ячейка потребляет энергию от внешнего источника, используя ее, чтобы вызвать непредвиденную окислительно-восстановительную реакцию.
Два типа ячеек
Гальванический элемент, история создания которого официально началась в 18 веке, дал старт развития науки электротехники. Во время проведения экспериментов с электричеством в 1749 году Бенджамин Франклин впервые ввел термин «батарея» для описания связанных конденсаторов. Однако его устройство не стала первой ячейкой. Находки археологов «батареи Багдада» в 1936 году имеют возраст более 2000 лет, хотя точное назначение их до сих пор спорно.
