Применение электролиза в технике

Применение электролиза:

- очистка или рафинирование мелалов:для очистки металлов от примесей и извлечение ценных металов

-Электрометалургия: для получения метола

- Гальваностегии: для покрытия поверхностей металлов защитным слоем (никелирование, хромирование);

-Гальванопластике- для изготовления рельефных металличе­ских предметов(копейки,печатки)

- для получения водорода

- химических источниках тока - аккумуляторах и гальваниче­ских элементах.

 

Электрический ток в газах

Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества.

Проводниками могут быть только ионизированные газы, в кото­рых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул.

Ионизация возникает под действием высоких температур и раз­личных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей) вследствие столкновения быстрых частиц или ато­мов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества.

 

Несамостоятельный и самостоятельный разряды в газах. Виды самостоятельного разряда.

Протекание тока через газ наз. газовым разрядом. Разряды, вызванные действием внешнего ионизатора, называют­ся несамостоятельными газовыми разрядами. Самостоятельный газовый разряд-разряд происходящий без действия внешних ионизаторов (лавина образный). Термическая ионизация - процесс возникновения свободных электронов и положительных ионов в результате столкновений при вы­сокой температуре.Ионизация атомов и молекул под действием света наз. фотоионизацией. В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов: Тлеющим наз. разряд при низких давлениях в газах. Для разряда характерна большая напряженность электриче­ского поля.

Применение: 1)В ионных и электронных рентгеновских трубках;2)как источник света в газоразрядных трубках;3)В газовых лазерах.

Искровой разря д –прерывестый разряд в воздухе при очень большом напряжении(молня,разряд коденсатора) Коронный разряд в неоднородных полях при высоким давлении(верхушках деревь­ев, корабельных мачт) Применение:электрофильтры для очистки промышленных газов от при­месей.Коронные разряды являются источниками радиопомех и вредных токов утечки около высоковольтных линий передач (основной источник потерь).

Дуговой - разряд, характеризующийся большой силой тока и малой напряженностью поля на разрядном промежутке между электродами.Применение:электропечи для плавки металла;мощные источники света (прожекторы, проекционные кино­аппараты); сварка и резка металла.

 

Электронная эмиссия

В узлах кристаллической решетки металлов находятся положительные ионы, а между ними свободно движут­ся электроны. Действие сил притяжения со стороны поло­жительных ионов на электроны мешает последнему выйти за пределы поверхности металла. Лишь наиболее быстрые электро­ны могут преодолеть это притяжение и вылететь из металла. Од­нако совсем покинуть металл электрон не может, т.к. притягива­ется положительным поверхностным ионом и тем зарядом, который возник в металле в связи с потерей электрона. Равнодей­ствующая этих сил притяжения не равна нулю, а направлена внутрь металла перпендикулярно его поверхности

Через некоторое время электрон возвра­тится в металл.В конце концов устанавли­вается динамическое равновесие между покидающими и возвра­щающимися электронами. Таким образом, на границе металла с вакуумом возникает двойной слой электрических зарядов, поле которого подобно полю плоского конденсатора. Электрическое поле этого слоя можно считать однородным Разность потенциалов Δφ_КОН в этом слое называется контактной разностью потенциалов между металлом и вакуумом.

Этот двойной электрический слой не создает поля во внеш­нем пространстве, но препятствует выходу электронов из металла. Таким образом, чтобы покинуть металл и уйти в окружаю­щую среду, электрон должен совершить работу А _ВЫХпротив сил притяжения со стороны положительного заряда металла и против сил отталкивания от отрицательно заряженного электронного об­лака. Она приблизительно равна А _ВЫХ=еΔφ_КОН, где е — заряд электрона. Для этого электрон должен обладать достаточной ки­нетической энергией.

Минимальная работа А _ВЫХкоторую должен совершить элек­трон за счет своей кинетической энергии для того, чтобы выйти из металла и не вернуться в него, называют работой выхода.Практически можно считать, что работа выхода зависит только от рода металла и его чистоты. Работу выхода принято измерять в эВ (электрон-вольтах).

Выход свободных электронов из металла называется эмис­сией электронов. При нормальных внешних условиях электрон­ная эмиссия выражена слабо,W_KEN<A_ВЫХ Для повышения интенсивности эмиссии следует увеличить кинетиче­скую энергию свободных электронов до значений, равных или болыиих работы выхода.можно достигнуть: созданием электрического поля очень боль­шой напряженности, способного вырвать электро­ны из металла — холодная эмиссия. бомбардировкой ме­талла электронами,интенсивным освещением поверхности отри­цательно заряженного металла,нагревание металла.Электроны,испускаемые нагретым телом, называются термоэлектронами, а само это тело — эмиттером.