Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 7 074 работающих калькулятора

РАВНОВЕСИЕ И ЭНЕРГИЯ ГИББСА · ОНЛАЙН

Концентрационный элемент: ЭДС и работа

Вычисляет ЭДС концентрационного элемента и доступную работу переноса ионов при разных активностях. В расчёте используются указанные параметры, законы термодинамики и соответствующие равновесные уравнения.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
🔥
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Активность ионов в разбавленной ячейке. Допустимые значения: 1e-10 — 1000
Активность ионов в концентрированной ячейке. Допустимые значения: 1e-10 — 1000
Температура. Допустимые значения: 250 — 700. Единицы: КК
Модуль заряда иона. Допустимые значения: 1 — 6
Количество переноса ионов. Допустимые значения: 1e-07 — 100000.0. Единицы: мольмоль
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Концентрационный элемент: ЭДС и работа

ЭДС концентрационного элемента, В0,043693
Максимальная полезная работа, кДж0,168628
Изменение энергии Гиббса, кДж-0,168628
Отношение активностей30

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Вычисляет ЭДС концентрационного элемента и доступную работу переноса ионов при разных активностях.

Пренебрежимо малое сопротивление, отсутствие жидкостного диффузионного потенциала; напряжение соответствует начальным активностям.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Концентрационный элемент: ЭДС и работа

Вычисляет ЭДС концентрационного элемента и доступную работу переноса ионов при разных активностях. В концентрационном элементе напряжение возникает без разных химических веществ на электродах. Источник свободной энергии — разность химических потенциалов одинаковых ионов. Здесь можно перейти от исходных термодинамических констант и состава к числам, которые удобно сопоставлять между собой. Важна не только итоговая величина, но и то, сохраняется ли исходный запас вещества и согласованы ли выбранные стандартные состояния. При вводе экспериментальных параметров следует сверять единицы измерения.

Расчёт «Концентрационный элемент: ЭДС и работа» построен на соотношении: E=(RT/zF)ln(aвыс/aниз); ΔG=−zFE. Эта связь описывает равновесную термодинамику, а не время достижения результата. Быстрая реакция и реакция с большим равновесным выходом — совершенно разные свойства. Поэтому найденные числа не означают, что превращение завершится за определённые минуты, и не заменяют измерение концентраций в реальной системе.

Какие исходные величины потребуются

Укажите «Активность ионов в разбавленной ячейке», «Активность ионов в концентрированной ячейке», «Температура (К)». Это основные параметры выбранной постановки: они описывают исходное состояние, состав либо положение равновесия. Для контрольного набора указаны следующие числа: Активность ионов в разбавленной ячейке: 0.01; Активность ионов в концентрированной ячейке: 0.3; Температура (К): 298.15 К. Их можно заменить значениями из химического анализа, измерения потенциала или справочных таблиц. Величины должны соответствовать одному состоянию системы, а не быть собраны из опытов при разных температурах без поправок.

Остальные входные величины: «Модуль заряда иона», «Количество переноса ионов (моль)». В этой модели их роль не декоративная: они участвуют в вычислении энергетических изменений, долей или вещества, доступного для превращения. Если входы задают константы, необходимо помнить о стандартном состоянии; если задают концентрации, нельзя подменять молярную концентрацию массовой долей. Особенно опасно использовать константу, рассчитанную для другой температуры или другой ионной силы. В частности, здесь проверяются входные данные: Активность ионов в разбавленной ячейке, Активность ионов в концентрированной ячейке.

Уравнения и контроль материального баланса

Основное уравнение записывается так: E=(RT/zF)ln(aвыс/aниз); ΔG=−zFE. Для задач со степенью реакции количества компонентов меняются в соответствии со стехиометрическими коэффициентами. Для задач с активностями важно отдельно определить, какой вид частного реакции используют в расчёте. Если константа близка к нулю или чрезвычайно велика, чувствительность к округлению может резко возрастать; поэтому вычисления выполняются без предварительного округления вводимых чисел.

С указанными по умолчанию параметрами получается «ЭДС концентрационного элемента, В»: 0.0436928; также вычисляется «Изменение энергии Гиббса, кДж»: -0.168628. Остальные числовые показатели показывают связанный состав или энергетическую характеристику и помогают обнаружить несоответствие размерностей. При проверке сложных выражений полезно подставить результаты обратно в исходное уравнение и удостовериться, что сумма компонентов не изменилась там, где она должна сохраняться.

Что меняется при другой загрузке или температуре

Для сравнения двух расчётов измените поле «Активность ионов в разбавленной ячейке»: в дополнительном примере исходное значение 0.01 заменяется на 0.009. Тогда показатель «ЭДС концентрационного элемента, В» становится равным 0.0450463. Такой способ позволяет увидеть влияние одного параметра, удерживая прочие неизменными. Однако в реальной лаборатории некоторые условия связаны: например, измеренная константа и температура не всегда могут изменяться независимо друг от друга.

В концентрационном элементе напряжение возникает без разных химических веществ на электродах. Источник свободной энергии — разность химических потенциалов одинаковых ионов. При интерпретации сравните относительные доли компонентов и знак рассчитанной свободной энергии, когда он присутствует среди результатов. Положительная энергия при заданном составе не означает невозможность обратной реакции; отрицательная энергия не означает мгновенное превращение. Если наблюдения не совпадают с вычислениями, сначала проверьте температуру и концентрационную основу расчёта, затем — наличие побочных реакций и неидеальности раствора или газа.

Границы модели и проверка результата

Основное допущение для этой задачи: Пренебрежимо малое сопротивление, отсутствие жидкостного диффузионного потенциала; напряжение соответствует начальным активностям. Модель следует рассматривать как математическое описание определённого химического равновесия. Она не учитывает любые возможные соединения, потери при пробоподготовке или произвольные поправки к активности, которых нет среди входных данных. Для сложных растворов, больших давлений и смесей с несколькими фазами может потребоваться специализированная термодинамическая модель.

Перед применением вычисленных величин запишите источник исходной константы и экспериментальные условия. Проверьте выбранные единицы, химическую стехиометрию, состав до и после превращения, а также совпадение стандартных состояний. Если результат используется для технологического оборудования, сравните его с экспериментальной точкой и независимым расчётом. Программа показывает, что следует из введённой модели, но сама по себе не подтверждает безопасность режима или корректность химических данных. Для задачи «Концентрационный элемент: ЭДС и работа» дополнительно сверьте: E=(RT/zF)ln(aвыс/aниз); ΔG=−zFE.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

E=(RT/zF)ln(aвыс/aниз); ΔG=−zFE.

Проверенные примеры

Основной пример

Активность ионов в разбавленной ячейке = 0.01 ; Активность ионов в концентрированной ячейке = 0.3 ; Температура (К) = 298.15 К; Модуль заряда иона = 2 ; Количество переноса ионов (моль) = 0.02 моль

ЭДС концентрационного элемента, В = 0.043693; Максимальная полезная работа, кДж = 0.168628; Изменение энергии Гиббса, кДж = -0.168628; Отношение активностей = 30.000000

Изменение первого параметра

Активность ионов в разбавленной ячейке = 0.009 при остальных исходных значениях

ЭДС концентрационного элемента, В = 0.045046; Максимальная полезная работа, кДж = 0.173852; Изменение энергии Гиббса, кДж = -0.173852; Отношение активностей = 33.333333

Другой проверочный режим

Активность ионов в разбавленной ячейке = 0.0093 при прочих исходных значениях

ЭДС концентрационного элемента, В = 0.044625; Максимальная полезная работа, кДж = 0.172226; Изменение энергии Гиббса, кДж = -0.172226; Отношение активностей = 32.258065

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Укажите «Активность ионов в разбавленной ячейке» (без единицы), от 1e-10 до 1000.
  2. Укажите «Активность ионов в концентрированной ячейке» (без единицы), от 1e-10 до 1000.
  3. Укажите «Температура» (К), от 250 до 700.
  4. Укажите «Модуль заряда иона» (без единицы), от 1 до 6.
  5. Укажите «Количество переноса ионов» (моль), от 1e-07 до 100000.0.
  6. Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Почему результат может отличаться от измеренного?

Модель использует идеальные или условные активности и известные константы. При отклонении от выбранных стандартных состояний реальный состав может отличаться.

Как сравнивать результаты с другими расчётами?

Убедитесь, что единицы концентрации, выбранные стандартные состояния, давление и температура согласованы с введёнными константами.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_878007/

Предварительный просмотр