Aku EMF kalkulaator: Nernsti võrrand elektrokeemiliste elementide jaoks

Arvutage elektrokeemiliste elementide elektromotoorne jõud (EMF) Nernsti võrrandi abil. Sisestage temperatuur, elektronide arv ja reaktsiooni kvoti, et määrata elemendi potentsiaal.

Rakendus EMF Kalkulaator

Sisendparameetrid

V
K

Tulemused

Arvutatud EMF:Palun sisestage kehtivad sisendid

Nernsti Võrrand

E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

Rakenduse Visualiseerimine

Sisestage kehtivad sisendid visualiseerimise nägemiseks
📚

Dokumentatsioon

Cell EMF Kalkulaator

Sissejuhatus

Cell EMF Kalkulaator on võimas tööriist, mis on loodud elektrokeemiliste elementide elektromotoorse jõu (EMF) arvutamiseks Nernsti võrrandi abil. EMF, mida mõõdetakse voltides, esindab elektrilist potentsiaalide erinevust, mille genereerib galvaaniline element või aku. See kalkulaator võimaldab keemikutel, üliõpilastel ja teadlastel täpselt määrata elementide potentsiaale erinevates tingimustes, sisestades standardse elemendi potentsiaali, temperatuuri, ülekantud elektronide arvu ja reaktsioonikvoodi. Olgu tegemist laboratoorse eksperimendiga, elektrokeemia uurimisega või akusüsteemide projekteerimisega, see kalkulaator pakub täpseid EMF väärtusi, mis on hädavajalikud elektrokeemilise käitumise mõistmiseks ja ennustamiseks.

Nernsti võrrand: EMF arvutuste alus

Nernsti võrrand on elektrokeemia põhivormel, mis seob elemendi potentsiaali (EMF) standardse elemendi potentsiaali ja reaktsioonikvoodiga. See arvestab mitte-standardsete tingimustega, võimaldades teadlastel ennustada, kuidas elemendi potentsiaalid muutuvad erinevate kontsentratsioonide ja temperatuuride korral.

Valem

Nernsti võrrand on väljendatud järgmiselt:

E=E°RTnFln(Q)E = E° - \frac{RT}{nF} \ln(Q)

Kus:

  • EE = Elemendi potentsiaal (EMF) voltides (V)
  • E° = Standardne elemendi potentsiaal voltides (V)
  • RR = Üksikasjalik gaasikonstant (8.314 J/mol·K)
  • TT = Temperatuur kelvinites (K)
  • nn = Ülekantud elektronide arv redoksreaktsioonis
  • FF = Faraday konstant (96,485 C/mol)
  • ln(Q)\ln(Q) = Reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
  • QQ = Reaktsioonikvoot (toodete ja reaktantide kontsentratsioonide suhe, igaühe tõstmine nende stehiomeetriliste koefitsientide astmesse)

Standardtemperatuuril (298.15 K või 25°C) saab võrrandi lihtsustada järgmiselt:

E=E°0.0592nlog10(Q)E = E° - \frac{0.0592}{n} \log_{10}(Q)

Muutujate selgitus

  1. Standardne elemendi potentsiaal (E°): Potentsiaalide erinevus katoodi ja anoodi vahel standardtingimustes (1M kontsentratsioon, 1 atm rõhk, 25°C). See väärtus on spetsiifiline iga redoksreaktsiooni jaoks ja seda saab leida elektrokeemilistest tabelitest.

  2. Temperatuur (T): Elemendi temperatuur kelvinites. Temperatuur mõjutab Gibbs'i vaba energia entropia komponenti, mõjutades seeläbi elemendi potentsiaali.

  3. Ülekantud elektronide arv (n): Elektronide arv, mis vahetatakse tasakaalustatud redoksreaktsioonis. See väärtus määratakse tasakaalustatud poolreaktsioonide põhjal.

  4. Reaktsioonikvoot (Q): Toodete kontsentratsioonide ja reaktantide kontsentratsioonide suhe, igaühe tõstmine nende stehiomeetriliste koefitsientide astmesse. Üldreaktsiooni aA + bB → cC + dD jaoks on reaktsioonikvoot:

    Q=[C]c[D]d[A]a[B]bQ = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}

Äärmuslikud juhtumid ja piirangud

  1. Äärmuslikud temperatuurid: Väga kõrgetel või madalatel temperatuuridel võivad täiendavad tegurid, nagu aktiivsuskoefitsientide muutused, vajada täpsete tulemuste saamiseks arvesse võtmist.

  2. Väga suured või väikesed Q väärtused: Kui Q läheneb nullile või lõpmatusele, võib kalkulaator anda äärmuslikke EMF väärtusi. Praktikas esinevad sellised äärmuslikud tingimused harva stabiilsetes elektrokeemilistes süsteemides.

  3. Mitte-ideaalsed lahused: Nernsti võrrand eeldab lahuste ideaalse käitumise. Väga kontsentreeritud lahuste või teatud elektrolüütide puhul võivad esineda kõrvalekalded.

  4. Tagasivaatavad reaktsioonid: Nernsti võrrand kehtib tagasivaatavate elektrokeemiliste reaktsioonide puhul. Tagasivaatavate protsesside korral tuleb arvesse võtta täiendavaid ülepotentsiaali tegureid.

Kuidas kasutada Cell EMF Kalkulaatorit

Meie kalkulaator lihtsustab keerulist protsessi, et määrata elemendi potentsiaale erinevates tingimustes. Järgige neid samme, et arvutada oma elektrokeemilise elemendi EMF:

Samm-sammuline juhend

  1. Sisestage standardne elemendi potentsiaal (E°):

    • Sisestage oma konkreetse redoksreaktsiooni standardne redutseerimispotentsiaal voltides
    • See väärtus võib olla leitud standardsetest elektrokeemilistest tabelitest või arvutatud poolelementide potentsiaalide põhjal
  2. Määrake temperatuur:

    • Sisestage temperatuur kelvinites (K)
    • Pidage meeles, et K = °C + 273.15
    • Vaikimisi on seatud 298 K (toatemperatuur)
  3. Sisestage ülekantud elektronide arv (n):

    • Sisestage tasakaalustatud redoksreaktsioonis vahetatud elektronide arv
    • See peab olema positiivne täisarv, mis tuleneb teie tasakaalustatud võrrandist
  4. Määrake reaktsioonikvoot (Q):

    • Sisestage arvutatud reaktsioonikvoot, mis põhineb toodete ja reaktantide kontsentratsioonidel
    • Lahjendatud lahuste puhul saab kontsentratsiooniväärtusi kasutada aktiivsuse ligikaudsetena
  5. Vaadake tulemusi:

    • Kalkulaator kuvab koheselt arvutatud EMF voltides
    • Arvutuse üksikasjad näitavad, kuidas Nernsti võrrandit rakendati teie konkreetsetele sisenditele
  6. Kopeerige või jagage oma tulemusi:

    • Kasutage kopeerimisnuppu, et salvestada oma tulemused aruannete või edasise analüüsi jaoks

Näidis arvutus

Arvutame EMF tsink-vask elemendi jaoks järgmiste parameetritega:

  • Standardne potentsiaal (E°): 1.10 V
  • Temperatuur: 298 K
  • Ülekantud elektronide arv: 2
  • Reaktsioonikvoot: 1.5

Kasutades Nernsti võrrandit: E=1.108.314×2982×96485ln(1.5)E = 1.10 - \frac{8.314 \times 298}{2 \times 96485} \ln(1.5) E=1.100.0128×0.4055E = 1.10 - 0.0128 \times 0.4055 E=1.100.0052E = 1.10 - 0.0052 E=1.095 VE = 1.095 \text{ V}

Kalkulaator teostab selle arvutuse automaatselt, pakkudes teile täpset EMF väärtust.

EMF arvutuste kasutusjuhud

Cell EMF Kalkulaator teenib mitmeid praktilisi rakendusi erinevates valdkondades:

1. Laboratoorsed uuringud

Teadlased kasutavad EMF arvutusi, et:

  • Ennustada elektrokeemiliste reaktsioonide suunda ja ulatust
  • Kavandada eksperimentaalseid seadistusi, millel on spetsiifilised pingetootmise nõuded
  • Kontrollida katse tulemusi teoreetiliste ennustuste vastu
  • Uurida kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju reaktsioonipotentsiaalidele

2. Aku arendamine ja analüüs

Aku tehnoloogias aitavad EMF arvutused:

  • Määrata uute akukoostiste maksimaalset teoreetilist pinget
  • Analüüsida akude jõudlust erinevates töötingimustes
  • Uurida elektrolüüdi kontsentratsiooni mõju aku väljundile
  • Optimeerida akude disainilahendusi spetsiifiliste rakenduste jaoks

3. Korrosiooniuuringud

Korrosioonitehnika spetsialistid kasutavad EMF arvutusi, et:

  • Ennustada korrosioonipotentsiaale erinevates keskkondades
  • Kavandada katoodkaitsesüsteeme
  • Hinnata korrosioonikaitseainete efektiivsust
  • Hindama erinevate metallide ühilduvust galvaniliste paaride puhul

4. Hariduslikud rakendused

Akadeemilistes keskkondades aitab kalkulaator:

  • Üliõpilasi elektrokeemia põhimõtete õppimisel
  • Õpetajaid demonstreerides kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju elemendi potentsiaalidele
  • Laboratoorsetes kursustes, kus on vajalikud täpsed pingetootmise ennustused
  • Kätega tehtud arvutuste kontrollimine probleemikomplektides

5. Tööstuslik elektrokeemia

Tööstused saavad EMF arvutustest kasu:

  • Elektroplatimise protsesside optimeerimine
  • Elektroosi efektiivsuse parandamine
  • Kvaliteedikontroll elektrokeemilises tootmises
  • Oodatud pingekõikumiste tõrkeotsing

Alternatiivid Nernsti võrrandile

Kuigi Nernsti võrrand on EMF arvutuste jaoks põhialus, eksisteerivad mitmed alternatiivsed lähenemisviisid spetsiifiliste stsenaariumide jaoks:

1. Butler-Volteri võrrand

Süsteemide puhul, kus kineetilised tegurid mõjutavad oluliselt vaadeldavat potentsiaali: i=i0[exp(αanFηRT)exp(αcnFηRT)]i = i_0 \left[ \exp\left(\frac{\alpha_a n F \eta}{RT}\right) - \exp\left(-\frac{\alpha_c n F \eta}{RT}\right) \right]

See võrrand seob voolutiheduse ülepotentsiaaliga, pakkudes ülevaate elektroodi kineetikast.

2. Goldmani võrrand

Bioloogiliste süsteemide ja membraanipotentsiaalide jaoks: Em=RTFln(PK[K+]out+PNa[Na+]out+PCl[Cl]inPK[K+]in+PNa[Na+]in+PCl[Cl]out)E_m = \frac{RT}{F} \ln\left(\frac{P_K[K^+]_{out} + P_{Na}[Na^+]_{out} + P_{Cl}[Cl^-]_{in}}{P_K[K^+]_{in} + P_{Na}[Na^+]_{in} + P_{Cl}[Cl^-]_{out}}\right)

See võrrand on eriti kasulik neuroteaduses ja rakubioloogias.

3. Tafel'i võrrand

Süsteemide puhul, mis on kaugel tasakaalust: η=a±blogi\eta = a \pm b \log|i|

See lihtsustatud suhe on kasulik korrosiooniuuringutes ja elektroplatimise rakendustes.

4. Kontsentratsiooni elementide arvutused

Elementide puhul, kus sama redokspaar eksisteerib erinevates kontsentratsioonides: E=RTnFln([C]cathode[C]anode)E = \frac{RT}{nF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{cathode}}}{[C]_{\text{anode}}}\right)

See spetsialiseeritud juhtum kõrvaldab standardse potentsiaali termini.

EMF arvutuste ajalooline areng

Elektromotoorse jõu mõistmine ja arvutamine on aastate jooksul oluliselt arenenud:

Varased avastused (1700-1800)

Teekond algas Alessandro Volta leiutamisega, kui ta lõi 1800. aastal voltaikuhunniku, esimese tõelise aku. See läbimurre järgnes Luigi Galvani tähelepanekutele "loomulikust elektrist" 1780. aastatel. Volta töö kehtestas, et elektriline potentsiaal võib tekkida keemiliste reaktsioonide kaudu, luues aluse elektrokeemiale.

Nernsti panus (Hiljem 1800)

Valdkond arenes dramaatiliselt, kui Walther Nernst, saksa füüsikokeemik, tuletab oma nime saanud võrrandi 1889. aastal. Nernsti töö seob termodünaamika elektrokeemiaga, näidates, kuidas elemendi potentsiaalid sõltuvad kontsentratsioonist ja temperatuurist. See läbimurre tõi talle 1920. aastal keemia Nobeli auhinna.

Kaasaegsed arengud (1900-tänapäev)

  1. sajandi jooksul täpsustasid teadlased meie arusaama elektrokeemilistest protsessidest:
  • Peter Debye ja Erich Hückel töötasid välja elektroliitlahuste teooriad 1920. aastatel
  • Klaaselektroodi arendamine 1930. aastatel võimaldas täpset pH ja potentsiaali mõõtmist
  • John Bockris ja Aleksandr Frumkin edendasid elektroodi kineetika teooriat 1950. aastatel
  • Digitaalsed potentsiomeetrid 1970. aastatel revolutsioneerisid eksperimentaalset elektrokeemiat
  • Arvutusmeetodid 1990. aastatel ja hiljem võimaldasid molekulaartasandi modelleerimist elektrokeemiliste protsesside jaoks

Tänapäeval hõlmavad elektrokeemilised arvutused keerukaid mudeleid, mis arvestavad mitte-ideaalse käitumise, pinnaefektide ja keeruliste reaktsioonimehhanismidega, tuginedes Nernsti põhiteadlikele teadmistele.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on elektromotoorne jõud (EMF)?

Elektromotoorne jõud (EMF) on elektrokeemilise elemendi genereeritud elektriline potentsiaalide erinevus. See esindab energiat ühe laadimise kohta, mis on saadaval redoksreaktsioonide kaudu, mis toimuvad elemendis. EMF mõõdetakse voltides ja määrab maksimaalse elektrilise töö, mida element suudab teha.

Kuidas temperatuur mõjutab elemendi potentsiaali?

Temperatuur mõjutab otseselt elemendi potentsiaali Nernsti võrrandi kaudu. Kõrgemad temperatuurid suurendavad entropia termini (RT/nF) olulisust, vähendades potentsiaali reaktsioonide puhul, millel on positiivne entropiamuutus. Enamiku reaktsioonide puhul vähendab temperatuuri tõstmine elemendi potentsiaali veidi, kuigi suhe sõltub konkreetse reaktsiooni termodünaamikast.

Miks on minu arvutatud EMF negatiivne?

Negatiivne EMF näitab, et kirjutatud reaktsioon ei ole edasiviiv. See tähendab, et reaktsioon kulgeks loomulikult vastupidises suunas. Alternatiivselt võib see viidata sellele, et teie standardne potentsiaal võib olla vale või et olete oma arvutuses katoodi ja anoodi rollid vahetanud.

Kas ma saan Nernsti võrrandit kasutada mitte-vee lahuste jaoks?

Jah, Nernsti võrrand kehtib mitte-vee lahuste puhul, kuid oluliste kaalutlustega. Peate kasutama aktiivsusi, mitte kontsentratsioone, ja viidatud elektroodid võivad käituda erinevalt. Standardpotentsiaalid erinevad ka veesüsteemidest, mis nõuab teie lahustisüsteemi jaoks spetsiifilisi väärtusi.

Kui täpne on Nernsti võrrand reaalses elus rakendustes?

Nernsti võrrand annab suurepärase täpsuse lahjendatud lahuste puhul, kus aktiivsusi saab ligikaudselt määrata kontsentratsioonide kaudu. Kontsentreeritud lahuste, kõrge ioonjõudluse või äärmuslike pH tingimuste korral võivad esineda kõrvalekalded mitte-ideaalse käitumise tõttu. Praktikas on täpsus tavaliselt ±5-10 mV, kui valitakse õiged parameetrid.

Mis on E° ja E°' vahe?

E° esindab standardset redutseerimispotentsiaali standardtingimustes (kõik ained 1M aktiivsusega, 1 atm rõhul, 25°C). E°' (hääldatakse "E naught prime") on formaalne potentsiaal, mis sisaldab lahuse tingimuste, nagu pH ja kompleksi moodustumise, mõju. E°' on sageli praktilisem biokeemiliste süsteemide jaoks, kus pH on fikseeritud mitte-standardsetele väärtustele.

Kuidas määrata ülekantud elektronide arvu (n)?

Ülekantud elektronide arv (n) määratakse tasakaalustatud redoksreaktsiooni põhjal. Kirjutage välja oksüdatsiooni ja redutseerimise poolreaktsioonid, tasakaalustage need eraldi ja määrake, kui palju elektrone vahetatakse. n väärtus peab olema positiivne täisarv ja esindab tasakaalustatud võrrandi elektronide stehiomeetrilist koefitsienti.

Kas EMF-d saab arvutada kontsentratsiooni elementide jaoks?

Jah, kontsentratsiooni elemendid (kus sama redokspaar eksisteerib erinevates kontsentratsioonides) saab analüüsida Nernsti võrrandi lihtsustatud vormi abil: E = (RT/nF)ln(C₂/C₁), kus C₂ ja C₁ on katoodi ja anoodi kontsentratsioonid. Standardpotentsiaali terminit (E°) tühistatakse nende arvutuste korral.

Kuidas mõjutab rõhk EMF arvutusi?

Gaasiliste reaktsioonide puhul mõjutab rõhk reaktsioonikvooti Q. Nernsti võrrandi kohaselt suurendab gaasiliste reaktantide rõhu tõus elemendi potentsiaali, samas kui gaasiliste toodete rõhu tõus vähendab seda. Seda mõju arvestatakse osaliste rõhkude (atmosfäärides) kasutamisega reaktsioonikvoodi arvutamisel.

Millised on Cell EMF Kalkulaatori piirangud?

Kalkulaator eeldab lahuste ideaalse käitumise, reaktsioonide täieliku tagasivaatavuse ja konstantse temperatuuri kogu elemendis. See ei pruugi arvestada selliste teguritega nagu ristmiku potentsiaalid, aktiivsuskoefitsiendid kontsentreeritud lahustes või elektroodi kineetika piirangud. Kõrge täpsusega töö või äärmuslike tingimuste korral võivad olla vajalikud täiendavad parandused.

Koodinäited EMF arvutamiseks

Python

1import math
2
3def calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient):
4    """
5    Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
6    
7    Args:
8        standard_potential: Standardne elemendi potentsiaal voltides
9        temperature: Temperatuur kelvinites
10        electron_count: Ülekantud elektronide arv
11        reaction_quotient: Reaktsioonikvoot
12        
13    Returns:
14        Elemendi potentsiaal (EMF) voltides
15    """
16    # Konstantid
17    R = 8.314  # Gaasikonstant J/mol·K
18    F = 96485  # Faraday konstant C/mol
19    
20    # Arvuta RT/nF
21    rt_over_nf = (R * temperature) / (electron_count * F)
22    
23    # Arvuta reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
24    ln_q = math.log(reaction_quotient)
25    
26    # Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
27    emf = standard_potential - (rt_over_nf * ln_q)
28    
29    return emf
30
31# Näidis kasutamine
32standard_potential = 1.10  # voltides
33temperature = 298  # Kelvin
34electron_count = 2
35reaction_quotient = 1.5
36
37emf = calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient)
38print(f"Arvutatud EMF: {emf:.4f} V")
39

JavaScript

1function calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient) {
2  // Konstantid
3  const R = 8.314;  // Gaasikonstant J/(mol·K)
4  const F = 96485;  // Faraday konstant C/mol
5  
6  // Arvuta RT/nF
7  const rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
8  
9  // Arvuta reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
10  const lnQ = Math.log(reactionQuotient);
11  
12  // Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
13  const emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
14  
15  return emf;
16}
17
18// Näidis kasutamine
19const standardPotential = 1.10;  // voltides
20const temperature = 298;  // Kelvin
21const electronCount = 2;
22const reactionQuotient = 1.5;
23
24const emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
25console.log(`Arvutatud EMF: ${emf.toFixed(4)} V`);
26

Excel

1' Exceli funktsioon EMF arvutamiseks
2Function CalculateEMF(E0 As Double, T As Double, n As Integer, Q As Double) As Double
3    ' Konstantid
4    Const R As Double = 8.314   ' Gaasikonstant J/(mol·K)
5    Const F As Double = 96485   ' Faraday konstant C/mol
6    
7    ' Arvuta RT/nF
8    Dim rtOverNF As Double
9    rtOverNF = (R * T) / (n * F)
10    
11    ' Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
12    CalculateEMF = E0 - (rtOverNF * Application.Ln(Q))
13End Function
14
15' Kasutamine rakus: =CalculateEMF(1.10, 298, 2, 1.5)
16

MATLAB

1function emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient)
2    % Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
3    %
4    % Sisendid:
5    %   standardPotential - Standardne elemendi potentsiaal voltides
6    %   temperature - Temperatuur kelvinites
7    %   electronCount - Ülekantud elektronide arv
8    %   reactionQuotient - Reaktsioonikvoot Q
9    %
10    % Väljund:
11    %   emf - Elemendi potentsiaal (EMF) voltides
12    
13    % Konstantid
14    R = 8.314;  % Gaasikonstant J/(mol·K)
15    F = 96485;  % Faraday konstant C/mol
16    
17    % Arvuta RT/nF
18    rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19    
20    % Arvuta reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
21    lnQ = log(reactionQuotient);
22    
23    % Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
24    emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25end
26
27% Näidis kasutamine
28standardPotential = 1.10;  % voltides
29temperature = 298;  % Kelvin
30electronCount = 2;
31reactionQuotient = 1.5;
32
33emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
34fprintf('Arvutatud EMF: %.4f V\n', emf);
35

Java

1public class EMFCalculator {
2    // Konstantid
3    private static final double R = 8.314;  // Gaasikonstant J/(mol·K)
4    private static final double F = 96485;  // Faraday konstant C/mol
5    
6    /**
7     * Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
8     * 
9     * @param standardPotential Standardne elemendi potentsiaal voltides
10     * @param temperature Temperatuur kelvinites
11     * @param electronCount Ülekantud elektronide arv
12     * @param reactionQuotient Reaktsioonikvoot Q
13     * @return Elemendi potentsiaal (EMF) voltides
14     */
15    public static double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
16                                     int electronCount, double reactionQuotient) {
17        // Arvuta RT/nF
18        double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19        
20        // Arvuta reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
21        double lnQ = Math.log(reactionQuotient);
22        
23        // Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
24        double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25        
26        return emf;
27    }
28    
29    public static void main(String[] args) {
30        double standardPotential = 1.10;  // voltides
31        double temperature = 298;  // Kelvin
32        int electronCount = 2;
33        double reactionQuotient = 1.5;
34        
35        double emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
36        System.out.printf("Arvutatud EMF: %.4f V%n", emf);
37    }
38}
39

C++

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
7 * 
8 * @param standardPotential Standardne elemendi potentsiaal voltides
9 * @param temperature Temperatuur kelvinites
10 * @param electronCount Ülekantud elektronide arv
11 * @param reactionQuotient Reaktsioonikvoot Q
12 * @return Elemendi potentsiaal (EMF) voltides
13 */
14double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
15                   int electronCount, double reactionQuotient) {
16    // Konstantid
17    const double R = 8.314;  // Gaasikonstant J/(mol·K)
18    const double F = 96485;  // Faraday konstant C/mol
19    
20    // Arvuta RT/nF
21    double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
22    
23    // Arvuta reaktsioonikvoodi looduslik logaritm
24    double lnQ = std::log(reactionQuotient);
25    
26    // Arvuta EMF Nernsti võrrandi abil
27    double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
28    
29    return emf;
30}
31
32int main() {
33    double standardPotential = 1.10;  // voltides
34    double temperature = 298;  // Kelvin
35    int electronCount = 2;
36    double reactionQuotient = 1.5;
37    
38    double emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
39    std::cout << "Arvutatud EMF: " << std::fixed << std::setprecision(4) << emf << " V" << std::endl;
40    
41    return 0;
42}
43

Elektrokeemilise elemendi visualiseerimine

Elektrokeemilise elemendi EMF diagramm Illustreerimine galvaanilisest elemendist, mis näitab EMF genereerimisel osalevaid komponente Anood Toimub oksüdatsioon Katood Toimub redutseerimine Soolabridge V Elektronide voog

E = E° - (RT/nF)ln(Q)

Viidatud allikad

  1. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Elektrokeemilised meetodid: alused ja rakendused (2. väljaanne). John Wiley & Sons.

  2. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkins'i füüsikaline keemia (10. väljaanne). Oxford University Press.

  3. Bagotsky, V. S. (2005). Elektrokeemia alused (2. väljaanne). John Wiley & Sons.

  4. Bockris, J. O'M., & Reddy, A. K. N. (2000). Kaasaegne elektrokeemia (2. väljaanne). Kluwer Akadeemilised Kirjastused.

  5. Hamann, C. H., Hamnett, A., & Vielstich, W. (2007). Elektrokeemia (2. väljaanne). Wiley-VCH.

  6. Newman, J., & Thomas-Alyea, K. E. (2012). Elektrokeemilised süsteemid (3. väljaanne). John Wiley & Sons.

  7. Pletcher, D., & Walsh, F. C. (1993). Tööstuslik elektrokeemia (2. väljaanne). Springer.

  8. Wang, J. (2006). Analüütiline elektrokeemia (3. väljaanne). John Wiley & Sons.

Proovige meie Cell EMF Kalkulaatorit täna!

Meie Cell EMF Kalkulaator pakub täpseid, koheseid tulemusi teie elektrokeemiliste arvutuste jaoks. Olgu tegemist üliõpilase, kes õpib Nernsti võrrandit, teadlase, kes viib läbi katseid, või inseneriga, kes projekteerib elektrokeemilisi süsteeme, see tööriist säästab teie aega ja tagab täpsuse. Sisestage oma parameetrid nüüd, et arvutada täpset EMF teie konkreetsete tingimuste jaoks!