Logo
Logo

Электролиз и тепло

Разбалловка

1  1.90 Измерьте зависимость тока, протекающего через раствор, от напряжения, поданного на него. Постройте график измеренной зависимости.

1 Измерена зависимость тока на всем доступном диапазоне $U\in(3\div 6)В$ 0.20
2 Экспериментальные точки (не считая $U=0;\ I=0$) 7 × 0.10
3 Указано, что при $U<2.8\ В$ сила тока $I=0$ 0.20
4 График: оси подписаны и оцифрованы 0.20
5 График: выбран удобный масштаб, длины осей (рабочей области) не менее 12 см 0.20
6 График: перенесены все точки из таблицы 0.20
7 График: проведена сглаживающая кривая 0.20
2  0.80 Настройте источник тока таким образом, чтобы на электроды подавалось постоянное напряжение $6~В.$ Измерьте зависимость температуры раствора в стакане от времени, раствор при этом необходимо помешивать. Параллельно записывайте значения напряжений на источнике питания. Измерения проводите в течение 7 минут, через каждую минуту. Выключите источник питания. Проведите измерения температуры раствора во время остывания еще в течение 10 минут. Выньте электроды из раствора по окончании измерений.

1 Измерена зависимость температуры от времени при нагревании в процессе электролиза. (не менее 7 точек) 0.40
2 Измерена зависимость температуры от времени при остывании после нагрева в процессе электролиза. (не менее 10 точек) 0.40
3  2.20 Рассчитайте электрическую мощность источника питания, используя среднее значение напряжения на источнике питания во время нагрева. Рассчитайте теплоемкость раствора, считайте при этом его удельную теплоемкость равной $c=3.8~кДж/(кг\cdot^\circ С)$. Постройте график зависимости температуры в стакане от времени. Рассчитайте по данным графика тепловую мощность выделившуюся в растворе из-за протекания электрического тока. Будем считать тепловую мощность полезной, а электрическую затраченной. Найдите КПД процесса нагрева раствора соли $\eta_с$ из пункта 2.

1 Вычислена электрическая мощность источника в процессе электролиза 0.10
2 Верно вычислена теплоемкость раствора для использованной массы раствора 0.10
3 График: оси подписаны и оцифрованы 0.20
4 График: выбран удобный масштаб, длины осей (рабочей области) не менее 12 см 0.20
5 График: перенесены все точки из таблицы 0.20
6 График: проведена сглаживающая кривая 0.20
7 Предложен корректный метод вычисления тепловой мощности, выделяющейся при протекании тока, учитывающий тепловые потери и опирающийся на график. Получена аналитическая формула 0.30
8 Определены необходимые для вычисления тепловой мощности параметры графика нагрева в процессе электролиза

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
9 Определены необходимые для вычисления тепловой мощности параметры графика охлаждения после нагрева в процессе электролиза

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
10 Вычислена тепловая мощность, выделяющейся при протекании тока в процессе электролиза

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
11 Вычислено КПД нагрева в процессе электролиза $\eta_с\in(40\div 80)\%$ 

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.60
4  1.00 Не подключайте резистор к источнику питания на воздухе, подключайте резистор, когда он уже находится в растворе. 

Погрузите резистор в термоусадке в раствор соли. Подключите резистор к источнику питания. 

Следите за тем, чтобы значение силы тока не превышало $1~А$ (для этого ручки регулировки напряжения заблокированы) 

Подберите такой ток источника питания, чтобы электрическая мощность источника совпадала с измеренной в пункте 2. Вновь измерьте зависимость температуры в стакане от времени по алгоритму аналогичному, описанному в пункте 2.

1 Электрическая мощность источника отличается от мощности в пункте 2 не более, чем на 20% 0.20
2 Измерена зависимость температуры от времени при нагревании с помощью резистора. (не менее 7 точек) 0.40
3 Измерена зависимость температуры от времени при остывании после нагрева с помощью резистора. (не менее 10 точек) 0.40
5  1.70 Рассчитайте тепловую мощность во втором случае. Вычислите КПД $\eta_p$ в случае, когда раствор соли нагревается, косвенным образом, при помощи резистора.

1 График: оси подписаны и оцифрованы 0.20
2 График: выбран удобный масштаб, длины осей (рабочей области) не менее 12 см 0.20
3 График: перенесены все точки из таблицы 0.20
4 График: проведена сглаживающая кривая 0.20
5 Определены необходимые для вычисления тепловой мощности параметры графика нагрева с помощью резистора

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
6 Определены необходимые для вычисления тепловой мощности параметры графика охлаждения после нагрева с помощью резистора

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
7 Вычислена тепловая мощность, выделяющейся при протекании тока через резистор

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.10
8 Вычислено КПД нагрева с помощью резистора $\eta_р\in(80\div 120)\%$

Не оценивается при неправильном методе вычисления тепловой мощности

0.60
6  2.40 Совпадают ли $\eta_с$ и $\eta_p$? Объясните полученный результат.

1 Сделан вывод о различии $\eta_с$ и $\eta_р$ (ставится только при наличии баллов за значения $\eta_с$ и $\eta_р$) 0.50
2 Предложено объяснение наблюдаемого эффекта 0.20
3 Указано, что часть тепловых потерь связана с нагревом графитовых стержней
ЛИБО
Объяснено, почему этим эффектом можно пренебречь
0.20
4 Явно указано, что часть электрической энергии переходит в химическую (изменение энергии молекулярных связей) 1.50
5 В объяснении указано на процессы, происходящие на поверхности стержней, без явного упоминания затрат энергии на химические превращения 0.40