Номер 3, страница 130 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 31. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Вопросы - номер 3, страница 130.

Условие.

3. Как устроен аккумулятор?

Решение.

3. Как устроен аккумулятор?

Аккумулятор — это химический источник электрического тока многоразового действия, основной особенностью которого является обратимость внутренних химических процессов. Это позволяет ему накапливать (аккумулировать) энергию при зарядке от внешнего источника и отдавать её для питания различных устройств при разрядке.

Основные компоненты аккумулятора

Любой аккумулятор состоит из нескольких ключевых элементов, помещенных в общий корпус: 1) Положительный электрод (катод при разряде) — электрод, на котором в процессе разряда происходит реакция восстановления. 2) Отрицательный электрод (анод при разряде) — электрод, на котором в процессе разряда происходит реакция окисления. 3) Электролит — вещество (часто жидкость или гель), проводящее ионный ток за счет движения ионов, которое обеспечивает ионный обмен между электродами. 4) Сепаратор — пористая перегородка, которая физически разделяет положительный и отрицательный электроды, предотвращая короткое замыкание, но пропускает через себя ионы электролита.

Принцип действия

Работа аккумулятора основана на обратимых окислительно-восстановительных реакциях.

При разряде, когда к аккумулятору подключают нагрузку, химическая энергия начинает преобразовываться в электрическую. На отрицательном электроде происходит окисление, высвобождающее электроны. Эти электроны движутся по внешней цепи, создавая электрический ток, и приходят на положительный электрод, где происходит реакция восстановления. Ионы в электролите перемещаются между электродами, замыкая электрическую цепь.

При заряде к аккумулятору подключают внешний источник тока. Электрический ток от внешнего источника протекает в обратном направлении, заставляя химические реакции протекать в обратную сторону. На электродах восстанавливаются исходные химические вещества, и аккумулятор запасает энергию, превращая электрическую энергию обратно в химическую.

Пример: свинцово-кислотный аккумулятор

Это классический тип аккумулятора, используемый в автомобилях. В его состав входят: положительный электрод из диоксида свинца ($PbO_2$), отрицательный электрод из губчатого свинца ($\text{Pb}$) и электролит — водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$).

Суммарная обратимая реакция в аккумуляторе выглядит так (стрелка вправо — разряд, влево — заряд):

$Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \rightleftarrows 2PbSO_4 + 2H_2O$

При разряде свинец ($\text{Pb}$) на отрицательном электроде и диоксид свинца ($PbO_2$) на положительном электроде, взаимодействуя с серной кислотой ($H_2SO_4$), превращаются в сульфат свинца ($PbSO_4$), при этом расходуется кислота и образуется вода. При заряде процесс идет в обратном направлении: под действием внешнего тока сульфат свинца вновь преобразуется в свинец и диоксид свинца, а концентрация серной кислоты восстанавливается.

Существуют и другие типы аккумуляторов (например, литий-ионные, никель-металлгидридные), которые различаются материалами, но основной принцип их работы — обратимая электрохимическая реакция — остается тем же.

Ответ: Аккумулятор устроен из двух электродов (положительного и отрицательного), разделенных сепаратором и погруженных в электролит. Его работа основана на обратимых электрохимических реакциях: при разряде химическая энергия преобразуется в электрическую, а при заряде — электрическая энергия от внешнего источника преобразуется обратно в химическую, восстанавливая исходное состояние активных веществ аккумулятора.