Объяснение зависимости сопротивления электролита от температуры
Содержание
Электролиты — это, как правило, жидкие вещества, обладающие заметной электропроводностью. Сопротивление электролита с ростом температуры уменьшается. В металлах наблюдается противоположная зависимость. Такая разница объясняется тем, что в металлах основной механизм проводимости электронный, а в электролитах преобладает ионный токоперенос.
Электролит — «электрический» раствор
К электролитам относятся жидкости, образованные с помощью различных растворов. В процессе растворения, например, в воде вследствие теплового движения происходят соударения молекул воды и электрически нейтральных электролитных молекул. Многочисленные удары «разваливают» частицы электролита на две ионные части — положительный катион и отрицательный анион. Данный процесс называется диссоциацией.
Следовательно, в растворе увеличивается количество заряженных частиц, что и становится причиной уменьшения сопротивления.
При подаче разницы потенциалов на электроды через электролит начинает циркулировать ток, обусловленный однонаправленным движением ионов. Положительные катионы стремятся к катоду, отрицательные анионы — к аноду.
Как температура влияет на сопротивление
Нагрев электролита увеличивает кинетическую энергию частиц, приводит к росту числа столкновений и, как следствие, к увеличению числа ионов, что способствует возрастанию тока Iэ при том же напряжении U. Используя закон Ома, можно получить формулу для сопротивления Rэ:
Из формулы следует, что при постоянном значении U увеличение Iэ будет сопровождаться падением Rэ .
Зависимость сопротивления от температуры R(T) в различных электролитах хорошо описывается с помощью формулы:
Графическое представление формулы показано на рисунке.
Для металлов функциональная зависимость Rм(T) выглядит аналогично, только перед ТКС металла αм будет стоять знак плюс:
Следовательно, график зависимости сопротивления от температуры для металлов будет такой, как на рисунке ниже.
Заключение
В металлах электропроводность обусловлена большим числом несвязанных электронов, количество которых практически не зависит от температуры. Но увеличение амплитуды и частоты тепловых колебаний атомов решётки приводит к «торможению» потока электронов, что вызывает рост общего сопротивления. Ионный механизм электропроводности даёт ответ на вопрос, почему с повышением температуры сопротивление любого электролита постепенно уменьшается по линейному закону.
Загрузка...
