41
TERMODYNAMIKA OGNIWA GALWANICZNEGO
WST P
Do opisu termodynamicznego pracy ogniwa galwanicznego posłużyć się można
związkiem pomiędzy zmianą potencjału termodynamicznego dla procesów
elektrodowych "G, a siłą elektromotoryczną ogniwa E:
(8.1)
G = -n F E
Zmiana entropii związana jest z zależnością temperaturową siły
elektromotorycznej (SEM) ogniwa następująco:
(8.2)
"E
ëÅ‚ öÅ‚
"S = nF
ìÅ‚ ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
"T
Zależność SEM ogniwa od temperatury opisać można z dobrym przybliżeniem
równaniem:
2
(8.3)
E = a + bT + cT
Szukana wartość współczynnika temperaturowego wyraża się więc wzorem:
(8.4)
"E
ëÅ‚ öÅ‚
= b + 2cT
ìÅ‚ ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
"T
Zmianę entropii wyrazić można więc równaniem:
(8.5)
S = n F b + 2cT

Wartość współczynników b oraz c znalez
ć można w sposób następujący. Załóżmy
iż pomiar SEM ogniwa prowadzony jest w temperaturach: 293, 298, 303, 308 oraz
313K. Wartość współczynnika a niech będzie z definicji równa SEM ogniwa dla
T=293K: a = E293 K . Można więc napisać, że nowa zmienna X wynosi:
(8.6)
ET - E293 K
X = = b + cT
T
Znajdując wartość X dla temperatur 298, 303, 308 oraz 313K, można znależć
współczynniki prostej opisane równaniem (8.6), czyli wartóść zmiany entropii.
42
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie funkcji termodynamicznych ("G, "H, "S)
opisujÄ…cych procesy zachodzÄ…ce w ogniwie galwanicznym, zwanym ogniwem
Clark a:
(8.7)
Zn(Hg) |ZnSO4 ( roztwór nasyc). ( roztwór nasyc )Hg2SO4 | Hg
w którym jest realizowana reakcja:
(8.8)
Zn + Hg2SO4 ZnSO4 + 2Hg
APARATURA
1. Ogniwo pomiarowe (Clarka).
2. Ogniwo Westona.
3. Miliwoltomierz cyfrowy.
4. Termostat.
5. Komplet przewodów (3szt.).
6. Termometr (00 - 500, z podziałką 0,10).
WYKONANIE ĆWICZENIA
.
Pomiar SEM badanego ogniwa należy wykonać dla następujących temperatur:
293, 298, 303, 308 oraz 313K rozpoczynając od temperatury najniższej.
Po dokonaniu pomiaru w temperaturze 313K należy powtórzyć pomiary dla
pozostałych temperatur.
Po osiągnięciu danej temperatury odczytu SEM należy dokonać po ustaleniu się
wskazań miernika.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Wyniki pomiarów oraz obliczeń należy przedstawić w formie tabelarycznej.
2. Do obliczeń przyjąć wartość średnią SEM z dwóch pomiarów.
3. Należy wykreślić zależność X od T.
4. W obliczeniach należy przyjąć konwencję, według której SEM badanego
ogniwa posiada wartość dodatnią.
5. Wyliczone wartości "G, "H oraz "S podać w jednostkach SI.