Физико-химическое воздействие тока

Прохождение тока по проводнику сопровождается появлением электромагнитного поля. Взаимодействие электромагнитного поля тока с внешним полем приводит к механическому воздействию на проводники.

Непосредственное воздействие электромагнитного поля используется для изменения структуры и свойств живой и неживой материи (производство магнитов).

Термическое воздействие тока – проявляется в нагреве сред, в которых он протекает.

Заряд – (электрон, ион) движется и отдает энергию атомам и молекулам, те быстрее движутся – температура изменяется.

Механические силы поля – воздействуют на крупные заряженные тела, на проводники с током, на электро- и магнитострикционные вещества и вызывают перемещение этих тел или изменение их объема или размера.

Химическое действие токов – возникает при протекании тока в проводниках второго рода (газы, электролиты) в первую очередь в электролитах и сопровождается электролизом.

Электролиз – восстановительно-окислительная реакция на электродах. В результате биологического действия электрического тока, сопровождаются изменением жизненных процессов в биологических объектах. Может быть стимулирующим или угнетающим. При этом, как правило, вещество анода переходит в электролит.

Химическое действие электрического тока.

Электролиз – совокупность физико-химических процессов на электродах, погруженных в электролит при прохождении через него электрического тока.

Электролит Cu₂SO₄.

- необходимая плотность тока.

J₀ – плотность тока обмена – скорость реакции без разложения электрического поля;

n – число электронов участвующих в реакции (заряд иона);

F – число Фарадея;

Т – температура жидкости, К;

R – газовая постоянная (количество молекул в единице объема);

ΔU – разность потенциалов (перенапряжение) (возле электрода, между электродом и подошедшим ионом).

m=αIτ – масса выделившегося вещества, в граммах.

α – химический эквивалент вещества, г/кл;

I – сила тока, А=кл/сек;

τ – время, сек.

Вещество анода как правило переходит в электролит (электрокоагуляция).

Электрокоагуляция – метод очистки воды от взвешенных мельчайших частиц методом введения в систему воды коагулянтов и перевода взвешенных частиц в осадок. Сущность метода в том , что при электролизе анод, выполняем как правило из алюминия или железа растворяется и образует в воде гидроокись алюминия или железа Al(OH)₃ или Fe(OH)₃ которая не растворяется и образует рыхлую структуру. Выпадает в осадок вместе с взвешенными частицами.

Плотность тока для очистки воды в проточных системах очистки: j=10…50А/м².

Электродиализ – перенос ионов под действием электрического поля через ионно-селективные мембраны. Мембраны – из специальных ионообменных материалов (пластмассы, смолы, с разными связями между узлами кристаллической решетки).

Сущность метода в том, что пропускают соленую воду (например) между инионитовой и катионовой мембранами, между которыми создается электрическое поле. Идет рассоление по схеме:

М - мембрана

Под действием поля катионы двигаются к «-» электроду; анионы к «+». Каждая мембрана пропускает только определенный вид ионов, вода опресняется.

Раствор, находящийся в при анодном пространстве имеет кислотный характер, а при катодном – щелочной (анолит и соответственно католит).

Анолит – обладает бактерицидными свойствами.

Католит – стимулирует развитие клеток, поэтому их называют так же мертвой и живой водой. Живая вода идет для силосования, какая=то для упрочнения бетона, мойки деталей.

ΔU – возникает между телом и жидкостью и есть перенапряжение или двойной электрический слой.

Диполи в двойном слое начинают двигаться и тянут за собой молекулы воды за счет взаимодействия с соседними диполями.

Электроосмос – движение под действием электрического поля жидкости относительно твердого тела. На границе между фазой за счет перераспределения заряда образуется второй электрический слой. Двойной электрический слой имеет толщину в несколько молекул и образует своего рода конденсатор. Одна обкладка - заряды на поверхности твердого тела, другая – заряды в жидкости. Под действием внешнего поля заряженный слой начинает перемещаться, захватывая соседние слои молекул воды. Таким образом жидкость перемещается под действием поля относительно твердой массы.

Электроосмос применяют для осушки сильно увлажненных почв. Устанавливают ряд труб и стержней с расстоянием между ними приблизительно =5м. Трубы присоединяют к отрицательному полюсу, а стержни к положительному. Трубы имеют отверстия для откачки воды. Трубы диаметром 50-70 мм, глубина заделки 1,5-2 м, плотность тока j=1-1,5 А/м², напряжение Uпит=100 В.

Электроосмос – применяют для воздействия на растения, отрицательный полюс – к верхушке растения, а положительный к почве, растение хорошо развивается U приблизительно =50…60 В. Если полярность поменять – растение чахнет, гибнет.