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教育状況公表
令和4年5月17日
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教育状況公表
令和4年5月17日
| 形態 | |||
|---|---|---|---|
| 対流 | |||
| 泳動 | 電位勾配／ クーロン力／導電率 | 位置エネルギーを最小に | |
| 拡散 | 濃度勾配／拡散係数 | エントロピーを最大に 拡散方程式 拡散過電圧 |
拡散と対流は、イオン移動だけでなく物質移動でも起こります。拡散はイオン移動だけでなく 熱移動でも起こります。
高校で習った通り、極性物質は極性溶媒によく溶けて、非極性物質は非極性溶媒によく溶けます。 電池の電解液は電子を通さず、電気を流す都合、イオンが溶けていることが求められます。 よって極性物質の代表格である塩が溶けていなくてはなりません。 したがって、溶媒は極性溶媒ということになります。 しかしながら、リチウムは水と反応しますから、有機溶媒でなくてはなりません。 しかも、水というよりプロトンと反応しますから、非プロトン性溶媒でなくてはなりません。 極性をもって非プロトン性となると、やはりエステルですよね。 高校で習った通り、エステルはフルーツの香りがします。 だからリチウム電池の電解液はフルーツの香りがするのです。
電解液の導電率が大きいほど、 電池の内部抵抗 は下がる。 導電率は電離した電解質の濃度と電解液の粘度に支配される。 イオン半径の大きなアニオンは電離しやすい。 誘電率の大きな溶媒は電解質をよく溶かす。 濃度が大きく、誘電率の大きな電解液は粘度も増すので、電解液はそれらのトレードオフとなる。
リチウムイオン二次電池には、非水溶媒からなる有機電解液が使われている。非水溶媒は、水より誘電率が低い。よって非水溶媒は、水より塩を溶解しにくい。ゆえに、有機電解液は、水溶液電解液と較べて導電率が小さい。
電解液。 電解液の中の電気の担い手はイオンと呼ばれる荷電粒子だ。 イオンの重さは一番軽い水素イオンでも電子の重さの１８００倍。 この重さの違いはゾウとモルモットの体重差に匹敵する。 だから、電池から電流を取り出せているとき、電気の重たさは気にせずともよい。 電気の動く向きを変えようとしたときに、電気の重たさからくるリアクタンスをインダクタンスと言い、 電気のたまりからくるリアクタンスをキャパシタンスと言う。 電池から電流を取り出せているときは、電気の重たさは気にせずともよいのだから、リアクタンスはキャパシタンスだけで表現すればよい。 すなわちX=1/wC。
「椅子を高く持ち上げたときに消費するエネルギーは、椅子の位置エネルギーに時間をかけて求めることができる」はほんとうか？? 問
銅の電解精錬に使う電力は何のためか？それを節電するにはどうしたらいいか？注意すべき点は何か？? 問
