Ток в жидкостях. Электролиз

 

Электрический ток в жидкостях возникает в результате встречного движения под действием электрического поля разноименно заряженных частиц – ионов. Такая проводимость называется ионной (в отличие от металлов, имеющих электронную проводимость).

Определим плотность тока в жидкости. Так как перенос зарядов осуществляется ионами обоих знаков, то

,

q₊ и q_-; n₊ и n_-; υ₊ и υ_- - заряды, концентрация и скорость соответствующих ионов.

Раствор в целом электрически нейтрален, поэтому . Обозначим валентность иона через z. Тогда , где е – заряд электрона

имеем .

Ион движется под действием электрического поля .

Противодействует движению сила трения (вязкость) ,

где r – радиус иона с сольватной оболочкой, η - вязкость жидкости.

В случае установившегося движения

отсюда , (103)

где - подвижность ионов.

Подвижность ионов возрастает с повышением температуры, так как вязкость жидкости с повышением температуры уменьшается

Следовательно

. (104)

Это выражение - закон Ома в дифференциальной форме,

Здесь - удельная проводимость жидкости.

Соответственно удельное сопротивление можно определить

.

Электрический ток в жидкостях составляет основу таких важных применений как электрофорез, электроосмос, электролиз.

Электрофорез – перемещение в растворе под действием электрического поля частиц (макромолекул).

Электроосмос – перемещение в пористом теле жидкости.

Электрофорез используется для отделения взвесей, выделения эмульсий из взвесей, очистки фруктовых соков. Электроосмос применяется для сушки волокнистых и пористых веществ - древесины, сена и т.д.

Электролиз частный случай электрофореза.

Все жидкости в организме животных и растений являются растворами электролитов, поэтому прохождение тока через организм сопровождается химическими реакциями, что вызывает разнообразные раздражения. Интенсивность раздражений определяется силой тока.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Элементарный электрический заряд и единица его измерения.

2. Каково значение и размерность электрической постоянной?

3. Что называется напряженностью и потенциалом электрического поля?

4. Что называется потоком вектора напряженности электрического поля?

5. Каким образом могут быть определены напряженность и потенциал поля в любой точке пространства, образованного точечным зарядом?

6. Каков физический смысл относительной диэлектрической проницаемости?

7. В чем сущность теоремы Ирншоу?

8. В чем отличие распределения электрического поля в проводниках и диэлектриках?

9. Каким образом связаны вектор электрической индукции и вектор напряженности электрического поля?

10. Как определяется энергия электрического поля?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ