Номер 8, страница 128 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

8. Каково устройство аккумулятора?

Каково устройство аккумулятора?

Аккумулятор — это химический источник электрического тока многоразового действия, основной функцией которого является накопление (аккумулирование) энергии и последующая её отдача. Его работа основана на обратимых химических процессах. Энергия запасается при пропускании электрического тока через аккумулятор (зарядка) и отдается потребителю при подключении к нему нагрузки (разрядка). Несмотря на многообразие типов аккумуляторов (свинцово-кислотные, литий-ионные, никель-металлгидридные и др.), их базовое устройство включает в себя одни и те же ключевые компоненты.

Основными частями любого аккумулятора являются:

1. Электроды — два проводника, погруженные в электролит. На них происходят химические реакции. Различают положительный и отрицательный электроды.
• Положительный электрод (катод): при разряде на нем происходит реакция восстановления (присоединение электронов). В классическом свинцово-кислотном аккумуляторе катод изготавливается из диоксида свинца ($PbO_2$).
• Отрицательный электрод (анод): при разряде на нем происходит реакция окисления (отдача электронов). В свинцово-кислотном аккумуляторе анод состоит из губчатого свинца ($Pb$).

2. Электролит — вещество, проводящее ионы, но не проводящее электроны. Он обеспечивает ионный обмен между электродами внутри аккумулятора, замыкая электрическую цепь. В свинцово-кислотных аккумуляторах в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$). В литий-ионных аккумуляторах — органический раствор, содержащий соли лития.

3. Сепаратор — пористая перегородка, которая разделяет положительный и отрицательный электроды. Основная задача сепаратора — предотвратить их короткое замыкание при контакте, но при этом он должен свободно пропускать ионы электролита. Сепараторы обычно изготавливают из материалов, устойчивых к химическому воздействию электролита (например, из микропористого пластика).

4. Корпус — герметичная емкость, в которой размещаются все компоненты аккумулятора. Корпус защищает внутренние элементы от механических повреждений и воздействия окружающей среды, а также предотвращает утечку электролита. Материал корпуса должен быть диэлектриком и химически стойким (например, полипропилен).

Принцип работы аккумулятора заключается в преобразовании химической энергии в электрическую при разряде и обратно — электрической в химическую при заряде. Например, для свинцово-кислотного аккумулятора суммарная реакция при разряде выглядит так:

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

В процессе разряда на обоих электродах образуется сульфат свинца ($PbSO_4$), а концентрация серной кислоты в электролите падает. При зарядке происходит обратный процесс:

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

Материалы электродов восстанавливаются до исходного состояния, а плотность электролита увеличивается.

Ответ: Аккумулятор состоит из корпуса, в котором находятся два разнородных электрода (положительный — катод, и отрицательный — анод), разделенных пористым сепаратором и погруженных в электролит. Работа аккумулятора основана на обратимых химических реакциях на электродах, что позволяет многократно запасать (заряжать) и отдавать (разряжать) электрическую энергию.