Номер 14.28, страница 68 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 14. Электрический ток. Действия электрического тока - номер 14.28, страница 68.

Условие.

14.28. Какие действия электрического тока можно наблюдать, пропуская его через морскую воду?

Решение.

Решение

Морская вода является электролитом – раствором солей (в основном хлорида натрия, $NaCl$) в воде. Электрический ток в таких жидкостях представляет собой направленное движение ионов. При пропускании тока через морскую воду можно наблюдать все три основных его действия.

1. Химическое действие

Это наиболее характерное действие тока в электролитах. Оно заключается в протекании химических реакций на электродах (электролиз). В морской воде, где основными ионами являются $Na^+$, $Cl^-$, а также ионы $H^+$ и $OH^-$ из-за диссоциации воды, происходят следующие процессы:

• На катоде (отрицательном электроде) происходит восстановление. Вместо ионов натрия восстанавливаются молекулы воды, так как это энергетически выгоднее. Наблюдается выделение пузырьков газа – водорода ($H_2$): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$.

• На аноде (положительном электроде) происходит окисление. Окисляются ионы хлора, что приводит к выделению газообразного хлора ($Cl_2$) – газа с резким запахом: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2 \uparrow$.

Таким образом, главным проявлением химического действия будет выделение газов на опущенных в воду электродах.

2. Тепловое действие

Морская вода обладает электрическим сопротивлением. Согласно закону Джоуля-Ленца, при прохождении электрического тока по проводнику с сопротивлением выделяется теплота. Количество теплоты $\text{Q}$ можно рассчитать по формуле $Q = I^2Rt$, где $\text{I}$ – сила тока, $\text{R}$ – сопротивление участка цепи (в данном случае, столба воды между электродами), $\text{t}$ – время прохождения тока. Следовательно, морская вода будет нагреваться.

3. Магнитное действие

Любой электрический ток, независимо от среды, в которой он протекает, создает вокруг себя магнитное поле. Движущиеся в воде ионы являются таким же током, как и электроны в металлическом проводнике. Наличие этого магнитного поля можно зафиксировать, например, поднеся к сосуду с водой стрелку компаса. При включении тока стрелка отклонится от своего первоначального положения.

Ответ: При пропускании электрического тока через морскую воду можно наблюдать его химическое действие (выделение газов водорода и хлора на электродах), тепловое действие (нагревание воды) и магнитное действие (создание магнитного поля вокруг тока).