Номер 5, страница 199 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 49. Источники тока. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 199.

Условие.

5. Что общего в устройстве элемента Вольта и сухого гальванического элемента? Чем они отличаются друг от друга?

Решение.

Что общего в устройстве элемента Вольта и сухого гальванического элемента?

И элемент Вольта (также известный как вольтов столб), и сухой гальванический элемент являются химическими источниками электрического тока. Их работа основана на одном и том же фундаментальном принципе — преобразовании энергии химических окислительно-восстановительных реакций в электрическую энергию.

Для этого оба элемента имеют схожее базовое устройство, включающее три ключевых компонента:

1. Два электрода из разных проводящих материалов. Один электрод является отрицательным (анод), на нём происходит реакция окисления. Другой — положительным (катод), на нём происходит реакция восстановления.
2. Электролит — вещество, содержащее ионы, которое обеспечивает ионную проводимость между электродами, замыкая внутреннюю цепь элемента.

Таким образом, общим для них является сам принцип действия и наличие двух разнородных электродов, погруженных в электролит.

Ответ: Общим для элемента Вольта и сухого гальванического элемента является принцип действия (преобразование химической энергии в электрическую) и наличие трёх основных компонентов: отрицательного электрода (анода), положительного электрода (катода) и электролита между ними.

Чем они отличаются друг от друга?

Несмотря на общие принципы, элемент Вольта и сухой элемент имеют существенные различия в конструкции, материалах и эксплуатационных характеристиках.

1. Состояние электролита: Это главное отличие. В элементе Вольта используется жидкий электролит — обычно раствор серной кислоты ($H_2SO_4$) или солёной воды. В сухом элементе электролит имеет пастообразную консистенцию (например, клейстер из хлорида аммония $NH_4Cl$ с добавками), что предотвращает его вытекание и позволяет использовать элемент в любом положении. Именно поэтому он и называется «сухим».

2. Материалы электродов: Классический элемент Вольта состоит из цинковой (анод) и медной (катод) пластин. В распространённом сухом элементе (элементе Лекланше) анодом служит цинковый корпус, а катодом — угольный стержень, окружённый смесью порошка угля и диоксида марганца ($MnO_2$).

3. Наличие деполяризатора: В элементе Вольта на медном катоде в ходе реакции выделяется газообразный водород ($H_2$). Пузырьки газа изолируют электрод от электролита, вызывая явление поляризации, что приводит к быстрому падению напряжения. В сухом элементе для борьбы с этим явлением используется деполяризатор — диоксид марганца ($MnO_2$), который вступает в реакцию с водородом, поддерживая стабильность работы элемента.

4. Конструкция и практичность: Элемент Вольта представляет собой открытую систему (например, сосуд с жидкостью), он громоздок, негерметичен и неудобен для переноски. Сухой элемент имеет герметичный корпус, он компактен, надёжен, безопасен и предназначен для широкого использования в портативных устройствах.

Ответ: Основные отличия заключаются в: 1) состоянии электролита (жидкий у элемента Вольта, пастообразный у сухого); 2) используемых материалах электродов (цинк/медь против цинк/уголь с $MnO_2$); 3) наличии деполяризатора в сухом элементе для устранения поляризации; 4) конструкции (открытая и громоздкая у элемента Вольта, герметичная и портативная у сухого элемента).