ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 119.4: Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза

План решения:

Чтобы ответить на вопрос, нужно рассмотреть процесс электролиза с точки зрения микроскопических частиц. Мы будем сравнивать два способа подсчёта количества вещества: через массу и через электрический заряд. Ключевая идея состоит в том, что каждый ион, достигая электрода, разряжается, отдавая или принимая определённое количество элементарных зарядов.

Вычисление и обоснование:

Пусть при электролизе выделилось N ионов данного вещества. Масса одного иона равна m₀, а его заряд (по модулю) равен q₀. Тогда общая масса выделившегося вещества M можно выразить как произведение числа ионов на массу одного иона: M=N·m₀

Аналогично, общий прошедший через раствор электрический заряд Q равен произведению числа перенесённых ионов на заряд каждого из них: Q=N·q₀

Теперь найдём отношение массы вещества к массе одного иона: M/m₀=N·m₀/m₀=N

И отношение прошедшего заряда к заряду одного иона: Q/q₀=N·q₀/q₀=N

Как видно из полученных выражений, оба отношения равны одному и тому же числу N — количеству ионов, которые прошли через поперечное сечение раствора и разрядились на электроде.

Проверка и вывод:

Это соотношение является прямым следствием закона сохранения заряда и дискретности материи. Если бы мы использовали молярные величины, то получили бы закон Фарадея, где число Авогадро связывает микромир и макромир. Но в данном случае мы работаем непосредственно с частицами. Поскольку каждое событие переноса заряда (q₀) неразрывно связано с переносом массы (m₀), то их суммы также находятся в той же пропорции, что и отдельные частицы.