Úsáideacha Obair ag an teas an Chomhshaoil

Cuid 1. Tá roinnt téarmaí agus na sainmhínithe.

Is é an fórsa leictreaghluaisneach (flg) lárnach seachtracha chuid réimse bhfeidhm a chuimsíonn foinse atá ann faoi láthair ... fórsa seachtrach ag gníomhú di i gcealla leictreaphlátála ag na teorainneacha idir an leictrilít agus na leictreoidí. Oibríonn siad freisin ar an teorainn idir dhá mhiotal neamhionanna agus a chinneadh an difríocht teagmhála d'fhéadfadh therebetween [5, lch. 193, 191]. Jumps Méid potentials ar gach dromchla den alt chuaird is comhionann leis an difríocht poitéinsil idir na seoltóirí, atá lonnaithe ag an deireadh slabhra, agus tá sé ar a dtugtar an ciorcad seoltóir electromotive bhfeidhm emf ... Is slabhra inti ach na stiúrthóirí den chineál chéad is comhionann leis an léim a bheith idir an chéad agus an seoltóir seo caite i díreach teagmháil a dhéanamh leo (dhlí Volta) ... Má tá an gciorcad oscailte i gceart, an flg tá an ciorcad nialas. Chun an seoltóir oscailte-chuaird, lena n-áirítear leictrilít laghad, volta dlí is infheidhme ... Ar ndóigh, ach ciorcad seoltóir chuimsíonn seoltóir ar a laghad de na dara cineál cealla leictriceimiceach (nó slabhraí eilimintí leictriceimiceach) [1, p cheartú. 490-491].

Tá Polyelectrolytes polaiméirí ann dissociating i iain i réiteach, dá bhrí sin sa mhacramóilín céanna, tá líon mór de na muirir ... polyelectrolytes crosslinked (ianmhalartóirí, arís agus arís eile roisín ian-mhalartú) nach ndíscaoileann sí, ach swell, agus a choinneáil ar an gcumas chun dealófar [6, lch. 320-321]. Polyelectrolytes dealófar i macroion luchtaithe go diúltach agus iain H + Tugtar polyacids agus dissociates isteach hiain luchtaithe go deimhneach agus OH- macroion dtugtar poliosnovaniyami.

Is Donnan poitéinseal gcothromaíocht leis an difríocht phoitéinsil a tharlaíonn ag an teorainn chéim idir an dá electrolytes mura bhfuil an teorainn tréscaoilteach do gach ian. Is féidir na teorainneacha neamh-thréscaoilteacht do roinnt hiain a ba chúis, mar shampla, ar an láthair seicní le phiocháin an-chúng atá impassable le haghaidh cáithníní mó ná méid áirithe. Tarlaíonn tréscaoilteacht Roghnach an chomhéadain agus más ann ian nasc sin go láidir le ceann de na céimeanna a fhágann nach féidir go ginearálta. Go díreach iad féin a iompar Roisíní malairte ian ianach, nó grúpa ian-malairte seasta banna homapholacha sa laitís mhóilíneach nó maitrís. An réiteach, a bheith taobh istigh foirmeacha na maitrísí sin mar aon le sé céim amháin; réiteach, atá lonnaithe taobh amuigh, - an dara [7. 77].

Is é an ciseal dúbailte leictreacha (EDL) a tharlaíonn ag an gcomhéadan na dá chéim atá leagtha de sraitheanna oppositely ghearrtar dhiúscairt ar fad áirithe óna chéile [7. 96].

Peltier éifeacht an aonrú nó a ionsú teasa ag an teagmháil dhá sheoltóir éagsúla ag brath ar an treo sruth leictreach sreabhadh tríd an teagmháil [2, lch. 552].

Cuid 2: Ag baint úsáide as an meán teasa i leictrealú uisce.

Smaoinigh ar an mheicníocht tharla an chuaird na cille leictriceimiceach (eilimint anseo ina dhiaidh seo), a thaispeántar i bhFíor schematically. 1, emf níos mó mar gheall ar an difríocht teagmhála inmheánach féideartha (PKK) agus an éifeacht a Donnan (síos gairid ar an croílár an éifeacht Donnan, tá PKK inmheánach agus teas Peltier ábhartha ar fáil sa tríú cuid den alt).

Fig. 1. Ionadaíocht Scéimreach de chill leictriceimiceach: 1 - Is é an chatóid i dteagmháil le tuaslagán de 3, a tharlaíonn an t-imoibriú laghdú leictriceimiceach na Cumarsáide leictrilít ar a dhromchla, déanta de ceimiceach támh mór dópáilte n-leathsheoltóra. Cuid de na chatóid nascadh sé le foinse voltas seachtrach, miotalaithe; 2 - Tá an anóid i dteagmháil le tuaslagán de 4, ar an dromchla tharlaíonn sin imoibriú ocsaídiúcháin leictriceimiceach na anions leictrilít, déanta as ceimiceach támh mór dópáilte p-leathsheoltóir. Cuid de na anóid nascadh sé le foinse voltas seachtrach, miotalaithe; 3 - R- spás gha, tuaslagán polaileictrilít, dissociating in uisce ag macroion luchtaithe go diúltach agus counterions atá luchtaithe go deimhneach (is sa sampla reatha an t-ian hidrigine H +) K beag +; 4 - anóid réiteach urrann polaileictrilít in uisce dissociating isteach lucht deimhneach macroion R + agus counterions diúltach A- beag (sa sampla seo go hiodrocsaíd hiain OH-); 5 - an scannán (scairt), is neamh-thréscaoilteacha chun mhacramóilíní (macroion) polyelectrolytes, ach go hiomlán tréscaoilteach do counterions beag K +, A- agus móilíní uisce spás comhroinnte 3 agus 4; Evnesh - foinse voltas seachtrach.

flg ag éifeacht Donnan

Ar mhaithe le soiléire, is é an leictrilít an spás gha (. 3, Figiúr 1) roghnaithe tuaslagán uiscí polyacid (R-H +), an leictrilít agus an urrann anóid (4, fige 1) - poliosnovaniya uiscí (R + OH-). Mar thoradh ar polyacids dissociation sa urrann gha, in aice leis an dromchla an chatóid (1, Fíor. 1), tá comhchruinniú méadaithe de H + iain. Níl lucht deimhneach le feiceáil i gcomharsanacht an dromchla catóide chúiteamh macroions luchtaithe go diúltach R-, ós rud é ní féidir leo teacht in aice leis an dromchla an chatóid gheall ar a mhéid agus an láithreacht atmaisféar ianach atá luchtaithe go deimhneach (le haghaidh sonraí a fháil amach. Cur Síos éifeacht Donnan in Iarscríbhinn №1 den tríú cuid den alt). Dá bhrí sin, tá an ciseal teorainn ar réiteach go díreach i dteagmháil leis an dromchla catóide lucht deimhneach. Mar thoradh air sin, ar ionduchtú leictreastatach ar an dromchla catóide, comhtheagmhálach leis an réiteach, tá lucht diúltach na leictreon sheoladh. ie ag an gcomhéadan idir an dromchla catóide agus réiteach DES tharlaíonn. Réimse na Roinne Oideachais agus Scileanna pushes leictreon ón gcatóid - an réiteach.

Mar an gcéanna, ar an anóid (2, Fig. 1), an ciseal teorainn den réiteach san urrann anóid (4, Fig. 1) go díreach i dteagmháil leis an dromchla anóid Tá lucht diúltach, agus ar an dromchla anóid, comhtheagmhálach leis an réiteach, tá lucht deimhneach. ie ag an gcomhéadan idir an dromchla anóid agus an réiteach a tharlaíonn chomh maith ROS. Réimse na Roinne Oideachais agus Scileanna pushes leictreon as an réiteach - a anóid.

Dá bhrí sin, an réimse na Roinne Oideachais agus Eolaíochta ag na comhéadain den chatóid agus anóid leis an réiteach, le tacaíocht réiteach teirmeach idirleathadh ian, tá dhá fhoinse emf inmheánach, ag gníomhú de chomhbheart le foinse sheachtrach, i.e., ag brú ar an muirear diúltach sa lúb tuathalach.

polyacids dissociation poliosnovaniya agus freisin le cúiseanna idirleathadh teirmeach tríd an membrane (5, Figiúr 1) iain H + ón spás cathodic -. chuig an anóid, agus iain OH- as an urrann anóid - catóid. Ní féidir Macroion R + agus R- polyelectrolytes bhogadh tríd an membrane, agus mar sin sé as an spás gcatóid tá lucht diúltach farasbarr, agus as an spás anodic - ar lucht deimhneach bhreis, i.e., tá DPP eile mar gheall ar an éifeacht Donnan. Mar sin, tarlaíonn an scannán freisin laistigh den flg, ag gníomhú dóibh i gcomhar le foinse sheachtrach de idirleathadh teasa agus a chothabháil an réiteach na n-ian.

I ár shampla, is féidir leis an voltas trasna an membrane bhaint 0.83 volta, mar Freagraíonn sé seo le hathrú ar acmhainneacht na leictreoidí hidrigine caighdeánach ó - 0.83-0 volta ag an athrú ó mheán alcaileach san urrann anóid an timpeallacht chatóid urrann aigéadach. Le haghaidh sonraí, féach ar. In Iarscríbhinn №1 den tríú cuid den alt.

flg PKK ón taobh istigh

Emf Eilimint Tarlaíonn sé, lena n-áirítear sa anóid leathsheoltóra teagmhála agus chatóideach a páirteanna miotail ag freastal ar a cheangal ar an fhoinse voltas seachtrach. seo flg mar gheall ar PKK inmheánach. Ní MÁ inmheánach a chruthú, i gcodarsnacht leis an réimse seachtrach sa spás timpeall na seoltóirí teagmhála, i.e. Ní chuireann sé isteach ar tairiscint na cáithníní mhuirear lasmuigh de na seoltóirí. Tógáil n-leathsheoltóra / miotail / p-leathsheoltóra ar a dtugtar a dhóthain agus úsáidtear é, mar shampla, a thermoelectric modúl Peltier. An méid an flg Is féidir a leithéid de struchtúr ag teocht an tseomra a bheith ag luachanna an t-ordú de 0.4-0.6 Volta [5, lch. 459; 2, p. 552]. Réimsí i teagmhálacha dírithe ar dhóigh a bhrú siad leictreoin tuathalach sa lúb, i.e. gníomhú in éineacht leis an fhoinse sheachtrach. Na leictreoin ardú ar an leibhéal fuinnimh an meán a ionsú an teas an Peltier.

Inmheánach MÁS eascraíonn mar gheall ar an scaipeadh na leictreon sna réimsí teagmhála an leictreoidí agus an réiteach, a mhalairt ar fad pushes, leictreoin sa treo deiseal sa lúb. ie Ní mór an tairiscint leictreon sa Ghné tuathalach sna teagmhálacha a leithdháileadh Peltier teasa. ach mar gheall ar an t-aistriú leictreon ón gcatóid isteach an réiteach agus an tuaslagáin sa anóid in éineacht gá go imoibriú inteirmeach ghiniúint hidrigine agus ocsaigin, nach bhfuil an teas ar an Peltier scaoileadh isteach sa mheán, agus tá sé a laghdú ar an éifeacht inteirmeach, i.e. cosúil le "chaomhnú" sa eantalpacht an foirmiú de hidrigin agus ocsaigin. Le haghaidh sonraí, féach ar. In Iarscríbhinn №2 an tríú cuid den alt.

iompróirí (leictreon agus ian) bogadh i Element chuaird gan cosáin dúnta, níl aon táille sa eilimint ag gluaiseacht i gciorcad iata. Gach anóid leictreon a fhaightear ón tuaslagán (le linn ocsaídiúcháin na n-ian OH- go móilíní ocsaigine), agus chuaigh tríd ciorcad seachtrach chuig an chatóid, tá volatilized mar aon le móilíní hidrigine (i mbun an phróisis a ghnóthú na n-ian H +). Mar an gcéanna hiain OH- agus H + ná bogadh i gciorcad dúnta, ach amháin go dtí an leictreoid a fhreagraíonn, agus ansin galú i bhfoirm hidrigine mhóilíneach agus ocsaigin. ie agus na hiain agus leictreon gach bogadh ina timpeallacht i réimse luathú na Roinne Oideachais agus Eolaíochta, agus an deireadh an cosán, nuair a shroicheann siad an dromchla an leictreoid chuirtear le chéile sa mhóilín, athrú ar an fad fuinneamh stóráilte - an fuinneamh banna ceimiceach, agus amach as an lúb!

Gach ceann de na foinsí inmheánacha an flg Eilimint, a laghdú costais foinse sheachtrach do leictrealú uisce. Dá bhrí sin, is é an teas an comhthimpeallach eilimintí le linn a oibrithe ionsú idirleathadh Roinn Oideachais agus Eolaíochta a choimeád ar bun, a laghdú costas na foinse sheachtrach, i.e., Méadaíonn sé an éifeachtacht leictrealú.

Leictrealú uisce gan aon fhoinse sheachtrach.

Agus athbhreithniú á dhéanamh ar na próisis a tharlaíonn sa ghné a thaispeántar i bhFíor. 1, nach bhfuil le paraiméadair foinse sheachtrach a chur san áireamh. Má ghlactar leis go bhfuil an fhriotaíocht inmheánach is comhionann le ú agus voltas de 0. Go Evnesh leictreoidí Eilimint atá shorted do ualach éighníomhach (féach Fig. 5). Sa chás seo, fanfaidh an treo agus méid réimsí Roinne Oideachais agus Eolaíochta a thagann chun cinn ag an gcomhéadan sna heilimintí an gcéanna.

Fig. 5. Ina áit sin Evnesh (Fig. 1) lena n-áirítear RL ualach éighníomhach.

Déan amach coinníollacha ar sheoladh srutha spontáineacha san ghné seo. Athrú ar an acmhainneacht Gibbs, de réir na foirmle (1) d'Iarscríbhinn №1 den tríú cuid den alt:

Δ G arr = (Arr H Δ - n) + Q mod

Má P> Δ H + Q mod mod = 284.5-47.2 = 237.3 (kJ / mol) = 1.23 (eV / móilín)

an arr Δ G <0 agus próiseas spontáineach agus is féidir.

Déanfaimid breithniú freisin go dtarlaíonn imoibriú eilimintí ghiniúint hidrigine i meán aigéadach (féideartha leictreoid de 0 volta), agus ocsaigin i (féideartha leictreoid de 0.4 volta) alcaileach. potentials leictreoid a leithéid Soláthraíonn membrane (5, Fig. 5), an voltas ag a chóir é sin a 0.83 volta. ie Tá an fuinnimh ag teastáil le haghaidh foirmiú na hidrigine agus ocsaigin laghdú 0.83 (eV / móilín). Ansin, beidh an staid an bhféidearthacht phróisis spontáineach:

P> 1.23-0.83 = 0.4 (eV / móilín) = 77.2 (kJ / mol) (2)

Fháil againn go bhfuil an bac fuinnimh an hidrigin agus ocsaigin móilíní inseachanta agus gan úsáid a bhaint foinse voltas seachtrach. ie fiú ag n = 0.4 (eV / móilín), i.e. nuair a bheidh an leictreoid istigh HPDC 0.4 volta, beidh eilimint a bheith i stát na cothromaíochta dinimiciúil, agus beidh aon (fiú beag) athrú ar na coinníollacha iarmhéid a chur faoi deara an sruth sa chiorcad.

Is constaic eile chun na frithghníomhartha ar na leictreoidí an fuinneamh gníomhachtúcháin, ach tá sé a dhíchur trí an éifeacht tolláin, a eascraíonn mar gheall ar an smallness an bhearna idir na leictreoidí agus an réiteach [7, lch. 147-149].

Dá bhrí sin, ar bhonn cúinsí fuinnimh, i gcrích againn go reathaTá spontáineach sa ghné a thaispeántar i bhFíor. 5, is féidir. Ach cad cúiseanna fisiceacha is féidir a chur faoi deara an láthair? Tá na cúiseanna atá liostaithe thíos:

1. An dóchúlacht aistriú leictreon ón gcatóid isteach sa tuaslagán níos airde ná an dóchúlacht aistriú ón anóid isteach sa tuaslagán, ós rud é n-leathsheoltóra Tá catóide a lán de na leictreoin saor in aisce le leibhéal ard fuinnimh, agus an anóid p-leathsheoltóir - amháin "poill", agus na "poill" Is ag leibhéal fuinnimh faoi bhun na leictreoin gha;

2. Tá an scannán tacaíocht sa spás catóide a bhaineann le timpeallacht aigéadach, agus sa anóid - alcaileach. I gcás leictreoidí támha, a thugann sé sin ar an bhfíric go thiocfaidh chun bheith ina acmhainn gha leictreoid níos mó ná an anóid. Dá bhrí sin, ní mór leictreoin bogadh trí ciorcad seachtrach ón anóid go dtí an chatóid;

3. muirear dromchla na réitigh polaileictrilít eascraíonn mar gheall ar an éifeacht Donnan Cruthaíonn, ar an leictreoid / réiteach réimse den sórt a chuireann an réimse ag an gcatóid teacht isteach leictreon ón gcatóid isteach an réiteach, agus an réimse ag an anóid - iontráil leictreon isteach sa anóid as an réiteach;

4. cothromaíocht chun cinn agus frithghníomhartha ar na leictreoidí (sruthanna a mhalartú) laofa do H + iain frithghníomhartha laghdú go díreach ag an gcatóid agus ocsaídiú na n-ian OH- ag an anóid, ós rud é droim ar ais ag gabháil leo foirmiú gáis (H2 agus O2) in ann a fhágáil go héasca chrios imoibriú (Prionsabal Le Chatelier).

Turgnaimh.

Maidir le measúnú cainníochtúil ar an voltas trasna an t-ualach ag an éifeacht Donnan, rinneadh ar thurgnamh ina bhfuil an Ghné chatóid comhdhéanta de na Carbón gníomhachtaithe leis an leictreoid graphite seachtrach agus anóid - meascán de Carbón gníomhachtaithe agus roisín anion AB-17-8 leis an leictreoid graphite seachtrach. Electrolyte - tuaslagán NaOH uiscí, anóid agus catóid spásanna scartha le bhraith sintéiseacha. Ar leictreoidí seachtracha oscailte ghné seo bhí voltas de thart ar 50 MV. Nuair ceangailte gné de an t-ualach seachtrach 10 Ohm seasta atá ann faoi láthair de thart ar 500 microamps. Nuair a mhéadaigh na méaduithe teochta comhthimpeallaí 20-30 0C voltas don leictreoid seachtrach go 54 MV. Méadú ar an voltas ag an teocht chomhthimpeallach Deimhníonn go bhfuil an fhoinse flg Is idirleathadh, i.e. tairiscint teirmeach de na cáithníní.

Maidir le measúnú cainníochtúil ar an voltas trasna an ualach ón turgnamh miotail / leathsheoltóra istigh HPDC rinneadh ina gurb é atá sa catóide cille púdar graifít sintéiseacha leis an leictreoid graphite seachtrach agus anóid - púdar de cairbíd bhóróin (B4C, p-leathsheoltóra) leis an leictreoid graphite seachtrach. Electrolyte - tuaslagán NaOH uiscí, anóid agus catóid spásanna scartha le bhraith sintéiseacha. Ar leictreoidí seachtracha ar oscailt ar an voltas eilimint a bhí thart ar 150 MV. Nuair a bheidh ag nascadh an t-ualach seachtrach chuig an eilimint 50 kOhm voltas tite go dtí 35 MV., Den sórt sin titim láidir voltas mar gheall ar an chomhdhúile bórón intreach íseal agus, mar thoradh air sin, le friotaíocht ard Eilimint inmheánach. Níl voltas Imscrúdú gcoinne teochta ar feadh gné an déanmhais sin i gcrích. Tá sé seo mar gheall ar an bhfíric go bhfuil, ar feadh leathsheoltóra, ag brath ar a chomhdhéanamh ceimiceach, méid dópála agus maoin eile, an t-athrú teochta ar bhealaí éagsúla is féidir tionchar a imirt ar a leibhéal Fermi. ie éifeacht teochta ar emf Eilimint (mhéadú nó a laghdú), sa chás seo ag brath ar na hábhair a úsáidtear, mar sin nach bhfuil sé seo ar thurgnamh táscach.

Ag an bpointe seo lean sé turgnamh eile ina catóide cill atá déanta de mheascán de púdar Carbón gníomhachtaithe agus KU-2-8 leis an leictreoid cruach seachtrach dhosmálta agus an anóid ó mheascán de púdar Carbón gníomhachtaithe agus AB-17-8 roisín anion don leictreoid seachtrach ó déanta as cruach dhosmálta. Electrolyte - tuaslagán uiscí de NaCl, an anóid agus chatóid spásanna scartha le sintéiseacha bhraith. Tá Leictreoidí Seachtracha eilimint seo le Deireadh Fómhair 2011 ann gearr-chuaird an aimpmhéadar éighníomhach. Atá ann faoi láthair a léiríonn aimpmhéadar, thart ar an lae i ndiaidh seal, laghdú de 1 mA - suas go dtí 100 MKA (atá cosúil mar gheall ar an polarú na leictreoidí), agus ós rud é nach bhfuil ansin níos mó ná bliain a athrú.

I turgnaimh phraiticiúla a thugtar i ndáil leis na torthaí níos éifeachtaí ábhair inaccessibility fhaightear i bhfad níos ísle ná mar a teoiriciúil féidir. Lena chois sin, bheith ar an eolas an chuid sin den flg inmheánach iomlán Eilimint chaitear i gcónaí lena gcoimeádtar an imoibriú leictreoid (táirgeadh hidrigin agus ocsaigin) agus ní féidir a thomhas sa chiorcad seachtrach.

Thabhairt i gcrích.

Achoimre, is féidir linn a thabhairt i gcrích ligeann nádúr dúinn a thiontú fuinneamh teirmeach go fuinneamh úsáideach nó obair, agus úsáid á baint mar thimpeallacht "téitheoir" agus gan "cuisneoir". Dá bhrí sin éifeacht Donnan agus inmheánacha MÁ fuinneamh teirmeach chomhshó de na cáithníní mhuirear sa fuinneamh réimse leictrigh é DEL mar an teas imoibriú inteirmeach thiontú i fuinneamh ceimiceach.

ídíonn eilimint teagmháil Mheas teasa ó mheán agus uisce, agus leithdháileann cumhacht leictreach, hidrigin agus ocsaigin! Ina theannta sin, tuairisceáin, an próiseas maidir le hídiú fuinnimh agus hidrigin mar bhreosla, agus an t-uisce ar ais go dtí an meán teas!

Cuid 3 den Iarscríbhinn.

Tá an chuid seo tuilleadh plé ar éifeacht cothromaíochta Donnan, ag acomhal an miotal HPDC / leathsheoltóra inmheánach agus Peltier teas ar fhrithghníomhartha Redox agus potentials leictreoid sa eilimint.

Donnan poitéinseal (Aguisín №1)

Smaoinigh ar an mheicníocht tharla an acmhainneacht Donnan do polaileictrilít. Tar éis tosú counterions dissociation polaileictrilít a beag, trí idirleathadh, ag fágáil an méid áitiú ag an mhacramóilín. Is idirleathadh Treo-de counterions de mhacramóilíní toirte polaileictrilít beag sa tuaslagóir bharr comhchruinniú níos mó sa chuid is mó den mhacramóilín i gcomparáid leis an gcuid eile den réiteach. Thairis sin, más rud é, mar shampla, tá counterions beag luchtaithe go diúltach, torthaí seo sa mhéid is go bhfuil an chuid istigh de na mhacramóilín luchtaithe go deimhneach, agus is é an réiteach díreach in aice leis an toirt an mhacramóilín - diúltach. ie timpeall toirt macroion luchtaithe go deimhneach, tá ar chineál an "atmaisféar ian" den beag gcuntar-hiain - luchtaithe go diúltach. Tarlaíonn Foirceannadh fás in aisce atmaisféar ianach nuair a bheidh an réimse leictreastatach idir an t-atmaisféar macroion toirt ian agus iarmhéideanna dáileadh teirmeach counterions beaga. Is é an chothromaíocht difríocht poitéinsil mar thoradh ar idir an t-atmaisféar agus an macroions ianach Donnan féideartha. Tá poitéinseal Donnan chomh maith dá ngairtear féideartha membrane, mar gheall ar Tarlaíonn staid den chineál céanna ar membrane semipermeable, mar shampla, nuair a scarann sé an réiteach leictrilít a bhfuil iain de dhá chineál - ann agus nach bhfuil in ann a rith therethrough an tuaslagóir íon.

Is féidir le cumas Donnan a mheas mar chás a theorannú ar an acmhainneacht scaipeadh, nuair a bhíonn an soghluaisteacht ar cheann de na n-ian (sa chás seo macroion) nialas. Ansin, de réir [1, lch. 535], ag cur in aisce ar gcuntar is ionann agus:

E d = (RT / F) Ln ( a1 / a2), i gcás

Ed - Donnan féideartha;

R - tairiseach gás uilíoch;

T - teocht teirmidinimice;

F - Faraday tairiseach;

a1, a2 - frith-ghníomhaíocht sa gcéimeanna teagmhála.

Sa chomhalta, wherein scarann an scannán réitigh poliosnovaniya (pH = LG a 1 = 14) agus polyacid (pH = LG a 2 = 0), cumas Donnan ar fud an membrane ag teocht an tseomra (T = 300 0 K) a bheith:

E d = (RT / F) (LG a 1 - LG a 2) Ln (10) = (8.3 * 300/96500) * (14-0) * Ln (10) = 0.83 volta

méaduithe féideartha Donnan i gcomhréir dhíreach le teocht. Le haghaidh idirleathadh an leictriceimiceach cille Peltier teasa an t-aon fhoinse le haghaidh táirgeadh obair úsáideach, ní haon ionadh go bhfuil flg eilimintí den sórt sin méaduithe le teocht ag méadú. In cill idirleathadh chun táirgeadh an tsaothair, tá Peltier teas a glacadh i gcónaí as an timpeallacht. Nuair a bhunú shreabhann sruth tríd an EDL éifeacht Donnan, i dtreo i gcomhthráth leis an treo dearfach ar an réimse na Roinne Oideachais agus Eolaíochta (.i, nuair a chomhlíonann an réimse na Roinne Oideachais agus Scileanna oibre dearfach), teas chuici ón timpeallacht le haghaidh táirgeadh an pháipéir seo.

Ach sa eilimint idirleathadh is athrú leanúnach agus caith i tiúchan na n-ian, as a dtagann deireadh thiar chun cothromú tiúchan agus stop idirleathadh ordaigh, murab ionann agus gcothromaíocht Donnan, ina bhfuil, i gcás tharla an gar-statach atá ann faoi láthair, tiúchan ian, uair amháin a bhaint amach luach áirithe fós, gan athrú .

Fig. 2 Taispeánann léaráid de na potentials Redox de na frithghníomhartha de hidrigin agus ocsaigin nuair a athrú ar an aigéadacht an tuaslagán. Léiríonn an chairt go bhfuil an poitéinseal leictreoidí an imoibrithe foirmiú ocsaigin in éagmais na n-ian OH- (1.23 volta i dtimpeallacht acidic) difriúil ó na cumas céanna ag tiúchan ard (0.4 volta i meán alcaileach) ag 0.83 volta. Mar an gcéanna, is é an cumas leictreoid imoibriú hidrigine-dteacht in éagmais H + (-0.83 volta in mheán alcaileach) difriúil ó na cumas céanna ag tiúchan ard (0 V i meán aigéadach), chomh maith ag 0.83 volta [4. 66-67]. ie léir go 0.83 volta is gá d'fhonn a fháil ar tiúchan ard de uisce sa hiain seach. Ciallaíonn sé seo go bhfuil 0.83 volta ag teastáil le haghaidh mais dissociation neodrach de mhóilíní uisce i H + agus iain OH-. Dá bhrí sin, má tá an scannán tacaíocht inár Eilimint spás catóide meán aigéadach agus i anodic alcaileach, is féidir leis an voltas teacht ar a DEL 0.83 volta, atá ag teacht go maith leis na ríomhanna teoiriciúil i láthair níos luaithe. Soláthraíonn an voltas spás seoltacht ard DES membrane de réir dissociation uisce i hiain laistigh de.

Fig. 2. Léaráid potentials imoibriú ocsdí

dhianscaoileadh uisce, agus iain + H agus OH- i hidrigine agus ocsaigin.

MÁ agus Peltier teasa (Aguisín №2)

"Is é an cúis leis an éifeacht Peltier go bhfuil an meán fuinneamh na iompróirí luchta (do leictreon definiteness) baint acu leis an seoltacht leictreach i seoltóirí éagsúla de éagsúla ... I an t-aistriú ó seoltóir amháin isteach i leictreon eile nó a tharchur greille cumhacht os cionn nó a fhorlíonadh easpa fuinnimh ar a chostas (ag brath ar an treo atá ann faoi láthair).

Fig. 3. An éifeacht Peltier ar an miotail theagmhála agus do na n- leathsheoltóra: ԐF - leibhéal Fermi; ԐC - bun an bhanna seoladh an leathsheoltóra; ԐV - banna valence; I - dtreo dearfach ar atá ann faoi láthair; ciorcail le saighde a thaispeántar schematically leictreoin.

Sa chéad chás in aice leis an teagmháil go scaoilfear saor, agus an dara - an absorbed mar a thugtar air .. Peltier teas. Mar shampla, ar an leathsheoltóra teagmhála - miotail (Figiúr 3) an fuinneamh na leictreon a pas a fháil ó na leathsheoltóra n-cineál le miotail (dteagmháil chlé) bhfad níos airde ná an ԐF fuinnimh Fermi. Dá bhrí sin, tá siad ag sháraíos na cothromaíochta teirmeach sa miotail. Tá Cothromaíocht ais dóibh de thoradh ar imbhuailtí, ina bhfuil leictreoin thermalized, ag tabhairt criostalach níos mó fuinnimh. greille. Is féidir leis an miotail leathsheoltóra (dteagmháil ceart) pas a fháil ach na leictreoin is fuinniúil, ionas fhuaraíonn go gás leictreon sna miotail. Ar athchóiriú an dáileadh cothromaíocht laitíse chaitear fuinneamh ascalaithe "[2, lch. 552].

Chun dul i dteagmháil go bhfuil an scéal miotail / p-leathsheoltóir den chineál céanna. Mar gheall ar a chur ar fáil poill leathsheoltóra p-seoltacht a bhanna valence atá níos ísle ná leibhéal Fermi, ansin beidh an teagmháil a cooled, ina bhfuil leictreoin chineann ó na p-leathsheoltóra chun an miotal. Peltier teas a scaoileadh nó a absorbed ag an teagmháil dhá sheoltóir, mar gheall ar a tháirgeadh diúltach nó dearfach ar an MÁ inmheánach.

San áireamh sa bhearna teagmhála chlé (Fig. 3), ar a bhfuil an leithdháileadh Peltier teas, cill leictrealaíoch, mar shampla, tuaslagán uiscí NaOH (Figiúr 4) agus leathsheoltóra miotail agus n-lig sé a bheith ceimiceach támh.

Fig. 4. An teagmháil chlé n-leathsheoltóra agus tá an miotail oscailte agus a chur sa bhearna an tuaslagáin leictrilít. Tá Ainmniúcháin mar atá i bhFíor an gcéanna. 3.

Mar gheall ar, nuair a shreabhann sruth «mé», an leathsheoltóra na n-leictreoin in fuinnimh níos airde teacht ar réiteach ná mar a ag teacht amach as tuaslagán sa miotail, ní mór an fuinneamh bhreis (teas Peltier) seasamh sa chill.

Is féidir leis an sruth tríd an chill a bheith ach gcás ligean uisce ann frithghníomhartha leictriceimiceach. Má tá an t-imoibriú eisiteirmeach sa cille, tá an teas Peltier scaoileadh sa chill, mar níos tá sí áit le dul. Más rud é an t-imoibriú sa chill - inteirmeach, is é an teas Peltier hiomlán nó go páirteach mar chúiteamh ar an éifeacht inteirmeach, is é sin, chun foirm a táirge imoibriúcháin. Sa sampla seo, an t-imoibriú cille iomlán: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - inteirmeach, mar sin tá an teas (fuinneamh) den Peltier chun móilíní a chruthú agus H2 O2, atá déanta ar na leictreoidí. Dá bhrí sin, a fháil againn nach bhfuil an teas an Peltier roghnaithe sa mheán i gceart n-teagmháil leathsheoltóra / miotail scaoileadh ar ais isteach sa chomhshaol, agus tá sé stóráilte i bhfoirm fuinneamh ceimiceach de hidrigin agus ocsaigin móilíní. Ar ndóigh, tá an oibríocht an fhoinse voltas seachtrach dtomhailt chun leictrealú uisce, sa chás seo beidh sé níos lú ná mar atá i gcás na n leictreoidí comhionann, ionas nach mbíonn aon tharla an éifeacht Peltier ..

Beag beann ar na hairíonna de na leictreoidí, is féidir leis an cille leictrealaíoch féin a ionsú nó a ghiniúint teasa a mbealach trí Peltier ghabhann ann faoi láthair. Is iad na coinníollacha quasi-statach, an t-athrú féideartha na cealla Gibbs [4, lch. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, i gcás

Δ H - athrú eantalpacht na cille;

T - teocht teirmidinimice;

Δ S - athrú ar an eantrópachta na cille;

Q = - T Δ S - teas de na cille Peltier.

Le haghaidh cill leictriceimiceach hidrigine-ocsaigin ag T = 298 (K), an t-athrú heantalpacht ΔHpr = - 284.5 (kJ / mol) [8, lch. 120], an t-athrú ar an Gibbs féideartha [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96,485 * 1.23 = - 237.3 (kJ / mol), i gcás

z - líon na leictreon in aghaidh an mhóilín;

F - Faraday tairiseach;

E - flg cill.

dá bhrí sin,

Q ave = - T Δ S ave = Δ G srl - Δ H etc = - 237.3 + 47.2 = 284.5 (kJ / mol)> 0,

ie Gineann hidrigine-ocsaigin cille leictriceimiceach teas sa timpeallacht Peltier, am céanna feabhas a chur ar eantrópachta agus ísliú a. Ansin, sa phróiseas inbhéartach, leictrealú uisce, a bhfuil an cás in ár mar shampla, Peltier teasa Q mod = - Q ave = - Beidh 47.3 (kJ / mol) den leictrilít a bheith clúdaithe, ón gcomhshaol.

In iúl P - Peltier teas a tógadh ón timpeallacht i gceart n-teagmháil leathsheoltóra / miotail. Ní mór don teas P> 0 seasamh sa cille, ach mar gheall ar dhianscaoileadh uisce sa chill imoibriú inteirmeach (Δ H> 0), is é an Peltier teas P mar chúiteamh ar an éifeacht teirmeach an imoibrithe:

Δ G arr = (Arr H Δ - n) + Q mod                                                                        (1)

Mod Q ag brath ach amháin maidir le comhdhéanamh an leictrilít, ós rud é Is saintréith de chuid na cille leictrealaíoch le leictreoidí támha, agus n ag brath ach amháin ar na hábhair leictreoid.

Taispeánann Cothromóid (1) go bhfuil an teas ar an Peltier P agus Peltier teas Q mod, tá an táirgeadh an tsaothair úsáideach. ie laghdaíonn Peltier teas thógáil amach as an meán costas foinse cumhachta seachtracha ag teastáil chun leictreálú. Ba cheart an staid ina bhfuil an meán teas foinse fuinnimh le haghaidh táirgeadh obair úsáideach é, ar saintréith de chuid scaipeadh, chomh maith le do cealla leictriceimiceach go leor, samplaí de dhúile sórt feiceáil i [3, lch. 248-249].

tagairtí

1. Gerasimov Ya. I. linn cheimic fhisiceach. Teagaisc: Maidir le hollscoileanna. V 2 t. T.II. - 2ú eag .. - M:. Ceimic, Moscó, 1973. - 624 lch.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier bhfeidhm. // chiclipéid Fhisiciúil. In 5 m. T. III. Magneto - Poynting teoirim. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. chomhaireamh. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov agus do dhaoine eile - M:.. Encyclopedia Mór Rúisis, 1992. - 672 lch. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Ceimic Fhisiceach. In 2 leabhair. Vol. 1. Struchtúr ar Ábhar. Thermodynamics: Proc. do scoileanna ard; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. Ed 3ú .. - M:. Ard. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Ceimic Fhisiceach. In 2 leabhair. Vol. 2. Leictriceimic. cinéitic ceimiceacha agus catalysis: Proc. do scoileanna ard; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M:. Ard. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. cúrsa ginearálta Sivukhin dv na fisice. Teagaisc: Maidir le hollscoileanna. In 5 m. T.III. Leictreachas. - 4 ed, steiréitíopaí .. - M: FIZMATLIT =. Foilsiú Teach na MIPT, 2004. - 656 lch. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. Ceimic fhisiciúil polaiméirí. - M:. Ceimic, Moscó, 1968. - 536 lch.
7. cinéitic Vetter K. leictriceimiceach, aistrithe ón Gearmáinise leis an údair leasuithe ar an eagrán na Rúise, in eagar ag Corr. USSR Acadamh Eolaíochtaí tOllamh. Kolotyrkin YM - M:. Ceimic, Moscó, 1967. - 856 lch.
8. P. Atkins Ceimic Fhisiceach. In 2 v. T.I., aistrithe ón mBéarla den an dochtúir na heolaíochtaí ceimiceacha Butin KP - M:. Mir, Moscó, 1980. - 580 lch.