elektroliza - dysocjacja wody

[Gość: felicja]

Proszę o pomóc w znalezieniu zależności pomiędzy energią
potrzebną do dysocjacji wody na wodór i tlen, a ciśnieniem wody w zbiorniku, w
którym przeprowadzamy elektrolizę.

Na razie udało mi się wydedukować, że ciśnienie gazu będzie tam równe
ciśnieniu tej wody, zatem będzie potrzebna dodatkowa energia na sprężanie
gazu: E ~ pV, ale to jest niewielka energia, praktycznie nic.
Brakuje mi tu czegoś znacznie większego, musi być tysiące razy większe!

[Gość: cs137]

Nie jestem specjalistą od tych spraw, ale, jak przeczytałem Pani tekst, w
którym jest, że istotnym parametrem w całym problemie ma być ciśnienie

[Gość: felicja]

Dziękuję bardzo za wyjaśnienia i oczywiście proszę kontynuować.

Mam jeszcze takie proste pytanie związane tylko z rozprężaniem gazu:
gdy sprężony gaz rozpręża się bardzo wolno - będzie to chyba przemiana
adiabatyczna - gaz wykona tu pracę Wa.
A teraz jeśli jest dodatkowo możliwa wymiana ciepła z otoczeniem,
(gaz jest w wodzie), wtedy układ wykona pracę Wx.
Która praca będzie większa: Wx > Wa?

[Gość: Rafal Radecki/cs13]

Zrobie to sobie na Spitzbergen to prad moze bedzie tanszy oczywiscie
jak GE pozwoli.
Sznowna pani chce miec Nobla czy zbawic swiat czy tylko zarobic

[Gość: cs137]

Chciałem znaleźc w Internecie tabele etalpii i entropii dla wody, H2 i O2 i w
trakcie tego natknałem się na cos, co chyba jest potrzebnym Pani rozwiązaniem:

hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/thermo/electrol.html
Jeszcze chyba trzeba tylko policzyc prace w przypadku, kiedy cisnienie będzie inne.

Czy ten link bedzie przydatny?

Wyglada na to, że ja dobrze mysłałem, tylko nie wiedziałem, ze wszystkie
potrzebne dane mozna znaleźc w tablicach.

[Gość: cs137]

ja na razie kompletnie nie rozumiem tych liczb w tabeli w tym linku i w tabeli,
która sie otwiera, jak kliknac w nim na "table of thermodynamic properties".
Dlaczego, u licha, entalpia gazowego wodoru i tlenu wynosi zero? Domyslam sie,
że to dlatego, iz tabela nie podaje bezwzględnych wartosci, a tylko róznicę w
stosunku do jakiegos punktu odniesienia i za ten punkt odniesiena wybrano T =
298 K i p = 1 atm. Tablic najwięcej używają inżynierowie i żeby zrobic ich życie
wygodniejszym, wybiera sie takie punkty odniesienia, by wielości w tabelach były
nozliwie małe. Kitwaszenie sie z bardzo dużymi liczbami to zawsze zmora.

Tak jak z temperaturą - w wielu przypadkach znacznie wygodniej jest operowac
stopniami Celsiusza, niz Kelvinami.

[Gość: cs137]

jeszcze znalazłem to:

www.codata.org/resources/databases/key1.html
I tam mniej więcej to samo pisza na samej górze.

[Gość: felicja]

> hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/thermo/electrol.html
> Jeszcze chyba trzeba tylko policzyc prace w przypadku,
> kiedy cisnienie będzie inne.

Z tych danych wynika, że energia elektrolizy praktycznie nie zależy od ciśnienia:

potrzeba pdV, ale pod większym ciśnieniem objętość otrzymanego gazu będzie
mniejsza, czyli pdV = const.

Zostaje jeszcze uwzględnić entalpię samej wody, ale ta niewiele się zmienia z
ciśnieniem.

[Gość: cs137]

Ja dokładnie tak samo sobie pomyslałem. Staram sie zrozumiec, dlaczego.

Rozważmy to w taki sposób. Zaczynamy proces, układ jest pod cisnieniem p, ale
poczatkowo objetośc wydzielonego gazu jest zero. W miare trwania procesu ta
objętosc stopniowo rosnie i ostatecznie osiąga warośc V. Czyli ten gaz wykonał
pracę pV.

Z roównania gazu doskonałego mamy pV=RT (dla jednego mola), czyli ta wartośc
zawsze będzie taka sama, niezależnie od wartosci p - jedyny parametr, od którego
będzie zależec, to temperatura.

A czy ja mogę zadać takie niedyskretne pytanie - dlaczego ten problem jest dla
Pani ważny?

Czy to jest może zadanie z pracy domowej? Jeśli trafnie odgaduje, to chyba nie
jest to praca domowa w szkole średniej? Zdziwiłbym sie, gdyby to była praca
domowa na nizszym poziomie, niz przynajmniej na drugim roku studiów
uniwesyteckich (np. na wydziale chemii) lub politechnicznych (wtedy to raczej
byłaby "technologia chemiczna", czy cos podobnego).

Ja uczyłem termodynamiki już mnóstwo razy i dlatego troche wiem o entalpii i
Gibbsie - ale w tej uczelni, gdzie pracuje, nigdy sie nie wprowadza tych rzeczy
wcześniej, niz dopiero na trzecim roku studiów.

Niestety, te kursy, które uczyłem, nie obejmowały elektrochemii, i dlatego o
elektrolizie i pokrewnych zagadnieniach akurat zbyt dużo nie wiem. Mój wydział
to fizyka, no i termodynamiki klasycznej my uczymy głownie po to, by przygotowac
studentów do kolejnego etapu, czyli termodynamiki statystycznej. Bez dobrego
"podkładu" z termodynamiki klasycznej trudno jest zrozumiec podstawy teorii
statystycznej.

[Gość: felicja]

> Z roównania gazu doskonałego mamy pV=RT (dla jednego mola),
> czyli ta wartośc zawsze będzie taka sama, niezależnie od wartosci
> p - jedyny parametr, od któreg o będzie zależec, to temperatura.

W wyższej temperaturze energia wydatkowana na elektrolizę maleje.

> A czy ja mogę zadać takie niedyskretne pytanie - dlaczego
> ten problem jest dla Pani ważny?

W zasadzie, nie jest to dla mnie ważne,
po prostu tak z ciekawości - chcę się dowiedzieć o co tu chodzi.

Już na początku uwzględniłam pracę na wzrost objętości układu,
ale nadal były spore braki w bilansie energii.
Teraz okazuje się, że one są jeszcze większe,
teraz to już nic nie wiem.

[Gość: cs137]

Przypuszczam, że odpowidzi na te wszystkie pytania znalazło by się w jakims
dobrym podręczniku elektrochemii. Ja sprawdziłem w katalogu (na webie), że w
bibliotece mojego uniwerku jest kilka podręczików zatytułowanych
"Electrochemisty", więc jeśli będę miał chwile czasu, to sie przejde i do nich
zajrzę. Jak znajde cos interesującego, to jeszcze tutaj napiszę.