Какие исходные данные нужны
Для расчёта прежде всего потребуются «Общий ток, А», «Время осаждения, с», «Доля тока первой зоны», «Выход по току зоны 1». Все эти величины имеют самостоятельный физический смысл: изменение хотя бы одной из них способно изменить электрический, материальный или энергетический баланс рассматриваемой ячейки.
Диапазоны в полях ввода ограничивают бессмысленные значения, но не заменяют проверку состава раствора и режима источника питания. Заданные доли распределения тока суммируются в единицу, ток по зонам постоянен. Для практического применения лучше брать параметры из журнала измерений конкретной установки.
Как устроен вычислительный метод
В основе метода лежит зависимость между зарядом и количеством прореагировавшего вещества: один моль электронов соответствует примерно 96 485 кулонам. Для данной задачи используется более полное соотношение: mᵢ=It·sᵢηᵢM/(zF); hᵢ=10mᵢ/(ρAᵢ). Оно учитывает именно те эффекты, которые нужны для толщина покрытия в двух зонах при разном выходе по току.
Сначала программа определяет промежуточные величины, например заряд, рабочую концентрацию или сопротивление, затем переводит их в наблюдаемые показатели. Такой порядок позволяет сопоставить несколько выходных результатов и увидеть нарушение баланса ещё до проведения опыта. В данном случае ключевое взаимодействие описывает mᵢ=It·sᵢηᵢM/(zF); hᵢ=10mᵢ/(ρAᵢ). Величина «доля тока первой зоны» непосредственно входит в соотношение, поэтому её изменение нужно проверять при каждом новом режиме.
Что означают полученные числа
Определяет неодинаковую толщину покрытия на двух участках детали при известном распределении тока. Основной результат следует оценивать совместно со вспомогательными показателями, потому что одинаковая масса продукта не всегда означает одинаковый расход энергии, степень извлечения или технологическую эффективность.
Чтобы сравнить два режима работы, измените одно входное значение при неизменных остальных параметрах. Рост затрат без заметного улучшения продукта может означать, что эффективнее изменить геометрию электрода, состав электролита либо длительность процесса. Именно для задачи «толщина покрытия в двух зонах при разном выходе по току» рекомендуется отдельно сравнивать общий ток, а и время осаждения, с: это два независимо задаваемых условия, и изменение их соотношения показывает, какой режим выгоднее.
Ограничения и контроль опытных данных
Заданные доли распределения тока суммируются в единицу, ток по зонам постоянен. Для сложных растворов отклонения могут быть обусловлены переносом вещества, пузырьками газа, изменением площади активной поверхности и побочными электрохимическими реакциями.
Проверяйте не только численную точность, но и саму применимость допущений. Данные, полученные на малом электроде, нельзя без расчёта перенести на крупную ванну, если изменяются теплоотвод, сопротивление проводящего слоя и распределение плотности тока. Отдельная граница для этого расчёта: Заданные доли распределения тока суммируются в единицу, ток по зонам постоянен. Не следует переносить полученную оценку на другой электролит, не перепроверив исходные физические допущения.
Пример использования и проверка результата
Начните с предложенных значений формы и зафиксируйте основные выходные показатели. Затем поочерёдно изменяйте общий ток, а и время осаждения, с: это помогает выяснить, какой фактор сильнее влияет на прогноз именно в выбранной модели.
Для окончательной проверки полезно сравнить прогноз с независимым опытом: измерьте фактическую массу продукта или изменение концентрации и рассчитайте отклонение в процентах. Если разброс велик, уточните исходные величины и обратитесь к ограничениям: Заданные доли распределения тока суммируются в единицу, ток по зонам постоянен.
Формула расчёта
mᵢ=It·sᵢηᵢM/(zF); hᵢ=10mᵢ/(ρAᵢ).
Проверенные примеры
Общий ток, А = 25 ; Время осаждения, с = 1800 ; Доля тока первой зоны = 0.45 ; Выход по току зоны 1 = 0.85 ; Выход по току зоны 2 = 0.7 ; Молярная масса, г/моль = 63.55 ; Заряд иона, электронов = 2 ; Плотность металла, г/см³ = 8.96 ; Площадь зоны 1, см² = 200 ; Площадь зоны 2, см² = 300
Толщина первой зоны, мкм = 31.6323; Толщина второй зоны, мкм = 21.226; Разница толщин, мкм = 10.4063; Общая масса покрытия, г = 11.3741; Средняя толщина по площади, мкм = 25.3885
Общий ток, А = 51.75 ; Время осаждения, с = 1800 ; Доля тока первой зоны = 0.45 ; Выход по току зоны 1 = 0.85 ; Выход по току зоны 2 = 0.7 ; Молярная масса, г/моль = 63.55 ; Заряд иона, электронов = 2 ; Плотность металла, г/см³ = 8.96 ; Площадь зоны 1, см² = 200 ; Площадь зоны 2, см² = 300
Толщина первой зоны, мкм = 65.4788; Толщина второй зоны, мкм = 43.9378; Разница толщин, мкм = 21.5409; Общая масса покрытия, г = 23.5443; Средняя толщина по площади, мкм = 52.5542
Общий ток, А = 25 ; Время осаждения, с = 3726 ; Доля тока первой зоны = 0.45 ; Выход по току зоны 1 = 0.85 ; Выход по току зоны 2 = 0.7 ; Молярная масса, г/моль = 63.55 ; Заряд иона, электронов = 2 ; Плотность металла, г/см³ = 8.96 ; Площадь зоны 1, см² = 200 ; Площадь зоны 2, см² = 300
Толщина первой зоны, мкм = 65.4788; Толщина второй зоны, мкм = 43.9378; Разница толщин, мкм = 21.5409; Общая масса покрытия, г = 23.5443; Средняя толщина по площади, мкм = 52.5542
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Общий ток, А», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Время осаждения, с», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Доля тока первой зоны», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Выход по току зоны 1», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Выход по току зоны 2», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Молярная масса, г/моль», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Заряд иона, электронов», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Плотность металла, г/см³», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Площадь зоны 1, см²», проверьте числовые значения и их единицы.
- Укажите «Площадь зоны 2, см²», проверьте числовые значения и их единицы.
- Сравните результаты с физическими ограничениями, указанными под расчётом.