Номер 2, страница 108, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Почему сопротивление электролита при повышении его температуры уменьшается?

2. Сопротивление электролита при повышении его температуры уменьшается, в отличие от металлических проводников, у которых сопротивление с ростом температуры увеличивается. Это явление объясняется особенностями механизма электропроводности в электролитах, который основан на движении ионов, а не электронов. Существуют две основные причины такого поведения.

1. Увеличение степени диссоциации. Электролиты проводят ток благодаря наличию свободных ионов в растворе или расплаве. Эти ионы образуются в результате процесса электролитической диссоциации – распада нейтральных молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы. Диссоциация является эндотермическим процессом, то есть для распада молекул на ионы требуется энергия. При повышении температуры электролита ему сообщается дополнительная тепловая энергия, что приводит к увеличению степени диссоциации. В результате в растворе образуется большее количество свободных ионов, которые могут участвовать в переносе заряда. Увеличение концентрации носителей заряда ($\text{n}$) является ключевым фактором, ведущим к снижению сопротивления.

2. Увеличение подвижности ионов. С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия всех частиц в растворе, включая ионы и молекулы растворителя. Это приводит к двум эффектам. Во-первых, уменьшается вязкость растворителя. Ионы, двигаясь в электрическом поле, испытывают сопротивление со стороны окружающей среды (растворителя). Снижение вязкости уменьшает это сопротивление, позволяя ионам двигаться быстрее. Во-вторых, разрушаются гидратные (или сольватные) оболочки, окружающие ионы, что также увеличивает их подвижность ($\mu$).

Общее сопротивление ($\text{R}$) проводника обратно пропорционально его удельной проводимости ($\sigma$), которая определяется формулой:

$\sigma = n \cdot q \cdot \mu$

где $\text{n}$ — концентрация носителей заряда, $\text{q}$ — заряд одного носителя, $\mu$ — подвижность носителей заряда.

Поскольку при повышении температуры электролита одновременно растут и концентрация ионов ($\text{n}$), и их подвижность ($\mu$), удельная проводимость ($\sigma$) значительно увеличивается. Соответственно, сопротивление ($R \sim 1/\sigma$) уменьшается.

Ответ: Сопротивление электролита при повышении его температуры уменьшается, потому что увеличивается степень электролитической диссоциации (что приводит к росту концентрации ионов — носителей заряда) и одновременно возрастает подвижность этих ионов из-за уменьшения вязкости раствора. Оба фактора способствуют увеличению электропроводности и, следовательно, снижению сопротивления.