За сколько времени можно заполнить шар водородом, используя электролиз воды? Сила подъема шара составляет 2кН. Сила

Чтобы решить эту задачу, нам нужно сначала найти объем водорода, который необходим для заполнения шара. Затем мы сможем вычислить время, необходимое для его заполнения с использованием данной силы тока.

Воспользуемся формулой для силы Архимеда, которая описывает силу подъема, действующую на шар, наполненный газом:

\[F_{Арх} = \delta_{воздуха} \cdot V_{шара} \cdot g\]

где \(F_{Арх}\) - сила Архимеда, \(\delta_{воздуха}\) - плотность воздуха, \(V_{шара}\) - объем шара и \(g\) - ускорение свободного падения.

Теперь мы можем найти объем шара:

\[V_{шара} = \frac{F_{Арх}}{\delta_{воздуха} \cdot g}\]

Подставляя значения, получаем:

\[V_{шара} = \frac{2 \,кН}{1,2754 \,кг/м^3 \cdot 9,8 \,м/с^2} \approx 0,1597 \,м^3\]

Затем, чтобы найти массу водорода, который нужно заполнить в шар, мы умножим объем шара на плотность водорода:

\[m_{водорода} = \delta_{водорода} \cdot V_{шара}\]

Подставляя значения, получаем:

\[m_{водорода} = 0,09 \,кг/м^3 \cdot 0,1597 \,м^3 \approx 0,0144 \,кг\]

Теперь мы можем найти количество зарядов, необходимых для процесса электролиза воды. Для этого воспользуемся электрохимическим эквивалентом водорода:

\[Q = \frac{m_{водорода}}{E} \]

где \(Q\) - количество зарядов, \(m_{водорода}\) - масса водорода и \(E\) - электрохимический эквивалент.

Подставляя значения, получаем:

\[Q = \frac{0,0144 \,кг}{1,045 \,кг/Кл} \approx 0,0138 \,Кл\]

Наконец, чтобы найти время, необходимое для заполнения шара водородом, мы используем формулу:

\[t = \frac{Q}{I}\]

где \(t\) - время, \(Q\) - количество зарядов и \(I\) - сила тока электролиза.

Подставляя значения, получаем:

\[t = \frac{0,0138 \, Кл}{200 \, А} \approx 0,000069 \, с\]

Таким образом, для заполнения шара водородом с использованием электролиза требуется примерно 0,000069 секунды.