Яка кількість теплоти виділилася під час електролізу розчину сірчаної кислоти, якщо протягом 50 хвилин було виділено

Для решения этой задачи нам понадобятся три важные формулы:

1. Закон Ома, который гласит: $$I=\frac{U}{R},$$ где $I$ - сила тока (электрический заряд, проходящий через проводник в единицу времени), $U$ - напряжение на проводнике, $R$ - его сопротивление.

2. Закон Фарадея, который показывает связь между количеством электричества, прошедшего через проводник (электролит), и количеством вещества, выделившегося или поглощенного при электролизе: $$Q=n\cdot F,$$ где $Q$ - количество электричества, $n$ - количество вещества, $F$ - электрохимический эквивалент вещества.

3. Формула определения количества выделившейся теплоты в процессе электролиза: $$Q=I\cdot U\cdot t,$$ где $I$ - сила тока, $U$ - напряжение на проводнике, $t$ - время.

Сначала найдем количествово электричества, прошедшего через проводник. Для этого воспользуемся формулой Закона Фарадея: $$Q=n\cdot F,$$ где $Q$ - количество электричества, $n$ - количество вещества, $F$ - электрохимический эквивалент водорода.

Исходя из данного условия, $Q=3\times {10}^{-4}$ кг. Также по условию задачи известно, что электрохимический эквивалент водорода равен $3\times {10}^{-6}$ кг/кл.

Теперь найдем количество вещества $n$. Для этого разделим количество электричества $Q$ на электрохимический эквивалент $F$: $$n=\frac{Q}{F}.$$ Подставим величины: $$n=\frac{3\times {10}^{-4}}{3\times {10}^{-6}}=100.$$

Теперь у нас есть количество вещества $n$. Чтобы решить задачу, необходимо найти количествово выделившейся теплоты $Q$. Для этого воспользуемся формулой $Q=I\cdot U\cdot t$.

Из условия задачи известно, что сопротивление проводника равно $R=0,4$ ом. Также сказано, что процесс электролиза продолжался 50 минут, т.е. $t=50$ минут или $t=50\times 60$ секунд.

Мы знаем, что $I=\frac{U}{R}$, поэтому можем выразить $U$ из этого уравнения: $U=I\cdot R$. Подставим полученное значение $U$ в формулу для $Q$: $$Q=(I\cdot R)\cdot t.$$

Теперь у нас есть все необходимые величины для расчета количества теплоты.

Выразим силу тока $I$ из закона Ома: $I=\frac{U}{R}$. Подставим это значение в формулу для $Q$: $$Q=\left(\frac{U}{R}\right)\cdot R\cdot t.$$

Упростим выражение: $$Q=U\cdot t.$$

Таким образом, для нахождения количества теплоты $Q$ мы должны умножить напряжение $U$, которое есть сила тока умноженная на сопротивление, на время $t$, в течение которого происходил электролиз. В нашем случае $U=I\cdot R=\frac{Q}{F}\cdot R$.

Подставим известные значения: $$Q=(\frac{Q}{F}\cdot R)\cdot t.$$

Выразим $Q$ из уравнения: $$Q=(\frac{Q}{3\times {10}^{-6}}\cdot 0,4)\cdot (50\times 60).$$

Решим уравнение, чтобы найти значение $Q$: $$Q=(\frac{Q}{3\times {10}^{-6}}\cdot 0,4)\cdot 3000.$$

Умножим число $Q$ на $\frac{0,4}{3\times {10}^{-6}}\cdot 3000$ и решим уравнение: $$Q\approx 0,4\cdot {10}^6\cdot 3000.$$

Итак, количество теплоты $Q$ при электролизе раствора серной кислоты составляет около $1,2\times {10}^9$ джулей.

Пожалуйста, обратите внимание, что в данной задаче использовано много формул и упрощении. Я постарался предоставить наиболее подробное объяснение шаг за шагом. Если у вас возникли дополнительные вопросы или что-то не ясно, пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать.