ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 119.1: Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо сравнить природу носителей заряда в двух средах: в металлах и в растворах электролитов. Вспомним, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Ключевое отличие заключается в том, являются ли эти частицы атомами самого вещества или ионами, которые при разряде превращаются в нейтральные атомы и осаждаются на электродах.

Вычисление и физическое обоснование:

1. Металлический проводник. Носителями тока в металлах являются свободные электроны. Атомы металла образуют кристаллическую решётку и остаются неподвижными (в среднем). Когда электроны движутся от одного конца провода к другому, они переносят заряд, но не переносят массу вещества. Электроны лишь «перетекают» через структуру, которая сама по себе не смещается вдоль проводника. Поэтому химического переноса вещества нет.

2. Раствор электролита. Здесь ток переносят ионы — положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. Эти ионы являются частью молекул растворённого вещества. Под действием электрического поля катионы движутся к катоду (-), а анионы — к аноду (+). При достижении электродов ионы теряют или приобретают электроны, превращаясь в нейтральные атомы или молекулы, которые выделяются на поверхности электродов. Таким образом, само вещество перемещается вместе с носителями заряда.

Проверка и вывод:

Согласно закону электролиза Фарадея, масса выделившегося вещества m прямо пропорциональна прошедшему заряду q: m=k·q где k — электрохимический эквивалент. Это математически подтверждает факт переноса массы в жидкостях. Для металлов аналогичного закона выделения вещества на концах проводника не существует, так как масса электронов пренебрежимо мала и они не покидают проводник в виде осадка. Следовательно, различие обусловлено тем, что в электролитах носители заряда (ионы) сами являются частицами переносимого вещества, а в металлах носители (электроны) отделены от массивных ионов решётки.