Номер 3, страница 68, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 55. Источники тока - номер 3, страница 68.

Условие.

3. Напряжение между электродами гальванического элемента при его работе с течением времени

увеличивается

уменьшается

не изменяется

Отметьте знаком ✓ правильный ответ.

Решение.

Решение

Работа гальванического элемента основана на протекании самопроизвольной окислительно-восстановительной реакции, в ходе которой химическая энергия преобразуется в электрическую. Напряжение, создаваемое гальваническим элементом, называется электродвижущей силой (ЭДС).

Величина ЭДС зависит от концентрации реагентов и продуктов электрохимической реакции, что описывается уравнением Нернста: $E_{\text{элемента}} = E^0_{\text{элемента}} - \frac{RT}{nF} \ln Q$. В этом уравнении $E^0_{\text{элемента}}$ — это стандартная ЭДС элемента, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, $\text{T}$ — абсолютная температура, $\text{n}$ — число электронов, переносимых в реакции, $\text{F}$ — постоянная Фарадея, а $\text{Q}$ — частное реакции, которое представляет собой отношение активностей (или концентраций) продуктов к активностям реагентов.

В процессе работы (разряда) гальванического элемента реагенты расходуются, а продукты реакции накапливаются. Это означает, что концентрация реагентов уменьшается, а концентрация продуктов увеличивается. Вследствие этого частное реакции $\text{Q}$ со временем возрастает. Поскольку в уравнении Нернста член $\frac{RT}{nF} \ln Q$ вычитается из стандартной ЭДС, его увеличение приводит к уменьшению итогового напряжения $E_{\text{элемента}}$. Когда элемент полностью разрядится, система достигает химического равновесия, и его ЭДС становится равной нулю.

Кроме того, в процессе работы может увеличиваться внутреннее сопротивление элемента ($\text{r}$) из-за различных факторов (например, пассивации электродов). Это также приводит к снижению напряжения на клеммах элемента под нагрузкой, так как напряжение $\text{U}$ связано с ЭДС соотношением $U = \text{ЭДС} - Ir$, где $\text{I}$ — сила тока.

Таким образом, напряжение между электродами гальванического элемента при его работе с течением времени уменьшается.

Ответ: уменьшается.