Номер 7, страница 137 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава III. Постоянный электрический ток. Параграф 22. Электрический ток в электролитах - номер 7, страница 137.

Условие.

7*. Почему сопротивление электролитов зависит от температуры?

Решение.

Решение

Сопротивление электролитов зависит от температуры, потому что от температуры зависят два основных фактора, определяющих их электропроводность: концентрация носителей заряда (ионов) и их подвижность. В отличие от металлов, у которых сопротивление с ростом температуры увеличивается, у электролитов сопротивление, как правило, уменьшается. Рассмотрим эти факторы подробнее.

1. Увеличение концентрации ионов. Электролиты – это вещества, которые в растворе или расплаве распадаются на положительные и отрицательные ионы (процесс диссоциации). Электрический ток в них – это упорядоченное движение этих ионов. Повышение температуры сообщает молекулам дополнительную энергию, что способствует их распаду на ионы. В результате степень диссоциации увеличивается, а значит, возрастает и концентрация ($\text{n}$) свободных носителей заряда в растворе.

2. Увеличение подвижности ионов. С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия ионов. Что еще более важно, с повышением температуры уменьшается вязкость растворителя (например, воды). Уменьшение вязкости означает ослабление сил сопротивления, действующих на ионы при их движении в жидкости. В результате подвижность ионов ($\mu$), то есть скорость их направленного движения в электрическом поле, возрастает.

Удельное сопротивление ($\rho$) вещества обратно пропорционально его удельной электропроводности ($\sigma$): $\rho = 1/\sigma$. В свою очередь, электропроводность зависит от концентрации носителей заряда ($\text{n}$), их заряда ($\text{q}$) и подвижности ($\mu$). Для электролитов эта зависимость имеет вид:

$\sigma = n_+ |q_+| \mu_+ + n_- |q_-| \mu_-$

где индексы «+» и «–» относятся к положительным и отрицательным ионам соответственно.

Поскольку с ростом температуры увеличиваются как концентрация ионов ($n_+$ и $n_-$), так и их подвижность ($\mu_+$ и $\mu_-$), удельная электропроводность ($\sigma$) электролита возрастает. Следовательно, его удельное сопротивление ($\rho$) и, соответственно, сопротивление ($\text{R}$) уменьшаются.

Ответ: Сопротивление электролитов зависит от температуры, потому что при ее повышении, во-первых, увеличивается степень электролитической диссоциации, что приводит к росту концентрации носителей заряда — ионов. Во-вторых, уменьшается вязкость растворителя, что вместе с увеличением кинетической энергии ионов приводит к росту их подвижности. Оба эти фактора вызывают увеличение электропроводности и, как следствие, уменьшение сопротивления электролита.