🛠️

Whiz Tools

Build • Create • Innovate

מחשב EMF לתאים: משוואת נרנסט לתאים כימיים

חשב את הכוח האלקטרומוטיבי (EMF) של תאים כימיים באמצעות משוואת נרנסט. הזן טמפרטורה, מספר אלקטרונים ויחס תגובה כדי לקבוע את הפוטנציאל של התא.

מחשבון EMF של תא

פרמטרים קלט

וולט
קלווין

תוצאות

EMF מחושב:אנא הזן קלטים תקפים

משוואת נרנסט

E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

הדמיית תא

הזן קלטים תקפים כדי לראות הדמיה
📚

תיעוד

מחשבון EMF של תא

מבוא

מחשבון ה-EMF של תא הוא כלי עוצמתי שנועד לחשב את הכוח המניע החשמלי (EMF) של תאי אלקטרוכימיה באמצעות משוואת נרנסט. EMF, הנמדד בוולטים, מייצג את ההפרש הפוטנציאלי החשמלי שנוצר על ידי תא גלווני או סוללה. מחשבון זה מאפשר לכימאים, סטודנטים וחוקרים לקבוע במדויק את הפוטנציאלים של התאים בתנאים שונים על ידי הזנת פוטנציאל תא סטנדרטי, טמפרטורה, מספר האלקטרונים המועברים, ומכנה התגובה. בין אם אתם עובדים על ניסוי במעבדה, לומדים אלקטרוכימיה, או מעצבים מערכות סוללה, מחשבון זה מספק ערכי EMF מדויקים החיוניים להבנת ולתחזית ההתנהגות האלקטרוכימית.

משוואת נרנסט: היסוד לחישובי EMF

משוואת נרנסט היא נוסחה יסודית באלקטרוכימיה הקושרת את הפוטנציאל של התא (EMF) לפוטנציאל התא הסטנדרטי ולמכנה התגובה. היא לוקחת בחשבון תנאים שאינם סטנדרטיים, ומאפשרת למדענים לחזות כיצד משתנים הפוטנציאלים של התאים עם ריכוזים וטמפרטורות משתנים.

הנוסחה

משוואת נרנסט מתוארת כך:

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

איפה:

  • EE = פוטנציאל התא (EMF) בוולטים (V)
  • E°E° = פוטנציאל התא הסטנדרטי בוולטים (V)
  • RR = קבוע הגזים האוניברסלי (8.314 J/mol·K)
  • TT = טמפרטורה בקלווין (K)
  • nn = מספר האלקטרונים המועברים בתגובה האלקטרוכימית
  • FF = קבוע פרדיי (96,485 C/mol)
  • ln⁡(Q)\ln(Q) = הלוגריתם הטבעי של מכנה התגובה
  • QQ = מכנה התגובה (יחס ריכוזי המוצרים לריכוזי התגובות, כל אחד מוגבה לפי מקדמי הסטיכיומטריה שלהם)

בזמן טמפרטורה סטנדרטית (298.15 K או 25°C), ניתן לפשט את המשוואה ל:

E=E°−0.0592nlog⁡10(Q)E = E° - \frac{0.0592}{n} \log_{10}(Q)

הסבר על המשתנים

  1. פוטנציאל תא סטנדרטי (E°): ההפרש הפוטנציאלי בין הקתודה לאנודה בתנאים סטנדרטיים (ריכוז 1M, לחץ 1 אטמוספירה, 25°C). ערך זה ספציפי לכל תגובת חמצון-חיזור וניתן למצוא אותו בטבלאות אלקטרוכימיות.

  2. טמפרטורה (T): הטמפרטורה של התא בקלווין. הטמפרטורה משפיעה על רכיב האנטרופיה של אנרגיית החופש של גיבס, ובכך משפיעה על הפוטנציאל של התא.

  3. מספר האלקטרונים המועברים (n): מספר האלקטרונים המוחלפים בתגובה האלקטרוכימית המאוזנת. ערך זה נגזר מהחצי-תגובות המאוזנות.

  4. מכנה התגובה (Q): יחס ריכוזי המוצרים לריכוזי התגובות, כל אחד מוגבה לפי מקדמי הסטיכיומטריה שלהם. עבור תגובה כללית aA + bB → cC + dD, מכנה התגובה הוא:

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

מקרים קיצוניים ומגבלות

  1. טמפרטורות קיצוניות: בטמפרטורות גבוהות מאוד או נמוכות מאוד, יש לקחת בחשבון גורמים נוספים כמו שינויים בקואפיצנטים של פעילות כדי לקבל תוצאות מדויקות.

  2. ערכי Q מאוד גדולים או קטנים: כאשר Q מתקרב לאפס או לאינסוף, המחשבון עשוי להפיק ערכי EMF קיצוניים. למעשה, תנאים קיצוניים כאלה נדירים במערכות אלקטרוכימיות יציבות.

  3. פתרונות לא אידיאליים: משוואת נרנסט מניחה התנהגות אידיאלית של פתרונות. בפתרונות מרוכזים מאוד או עם אלקטרוליטים מסוימים, עשויים להתרחש סטיות.

  4. תגובות בלתי הפיכות: משוואת נרנסט חלה על תגובות אלקטרוכימיות הפיכות. עבור תהליכים בלתי הפיכים, יש לקחת בחשבון גורמי עודף נוספים.

כיצד להשתמש במחשבון EMF של תא

המחשבון שלנו מפשט את התהליך המורכב של קביעת פוטנציאלי התאים בתנאים שונים. עקבו אחרי הצעדים הבאים כדי לחשב את EMF של תא האלקטרוכימיה שלכם:

מדריך שלב-אחר-שלב

  1. הזינו את פוטנציאל התא הסטנדרטי (E°):

    • הזינו את הפוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי עבור התגובה האלקטרוכימית הספציפית שלכם בוולטים
    • ערך זה ניתן למצוא בטבלאות אלקטרוכימיות סטנדרטיות או לחשב אותו ממקדי חצי-תגובה

  2. ציינו את הטמפרטורה:

    • הזינו את הטמפרטורה בקלווין (K)
    • זכרו ש-K = °C + 273.15
    • ברירת המחדל מוגדרת ל-298 K (טמפרטורת החדר)

  3. הזינו את מספר האלקטרונים המועברים (n):

    • הזינו את מספר האלקטרונים המוחלפים בתגובה האלקטרוכימית המאוזנת
    • ערך זה חייב להיות מספר שלם חיובי הנגזר מהמשוואה המאוזנת שלכם

  4. הגדירו את מכנה התגובה (Q):

    • הזינו את מכנה התגובה שחושב על בסיס הריכוזים של המוצרים והתגובות
    • עבור פתרונות מדוללים, ניתן להשתמש בערכי הריכוזים כהערכות לפעילויות

  5. צפו בתוצאות:

    • המחשבון יציג באופן מיידי את EMF המחושב בוולטים
    • פרטי החישוב מראים כיצד הוחלה משוואת נרנסט על הקלטים הספציפיים שלכם

  6. העתיקו או שתפו את התוצאות שלכם:

    • השתמשו בכפתור ההעתקה כדי לשמור את התוצאות שלכם לדיווחים או לניתוחים נוספים

דוגמת חישוב

נחשב את EMF עבור תא אבץ-נחושת עם הפרמטרים הבאים:

  • פוטנציאל סטנדרטי (E°): 1.10 V
  • טמפרטורה: 298 K
  • מספר האלקטרונים המועברים: 2
  • מכנה התגובה: 1.5

באמצעות משוואת נרנסט: E=1.10−8.314×2982×96485ln⁡(1.5)E = 1.10 - \frac{8.314 \times 298}{2 \times 96485} \ln(1.5) E=1.10−0.0128×0.4055E = 1.10 - 0.0128 \times 0.4055 E=1.10−0.0052E = 1.10 - 0.0052 E=1.095 VE = 1.095 \text{ V}

המחשבון מבצע את החישוב הזה אוטומטית, ומספק לכם את ערך ה-EMF המדויק.

שימושים עבור חישובי EMF

מחשבון EMF של תא משמש למספר יישומים מעשיים בתחומים שונים:

1. מחקר במעבדה

חוקרים משתמשים בחישובי EMF כדי:

  • לחזות את הכיוון וההיקף של תגובות אלקטרוכימיות
  • לעצב מערכות ניסוי עם דרישות מתח ספציפיות
  • לאמת תוצאות ניסיוניות מול תחזיות תיאורטיות
  • לחקור את השפעות הריכוז והטמפרטורה על פוטנציאלי התגובה

2. פיתוח וניתוח סוללות

בטכנולוגיית הסוללות, חישובי EMF עוזרים:

  • לקבוע את המתח התיאורטי המרבי של הרכבי סוללה חדשים
  • לנתח את ביצועי הסוללה בתנאי פעולה שונים
  • לחקור את השפעת ריכוז האלקטרוליט על תפוקת הסוללה
  • לייעל את עיצובי הסוללה עבור יישומים ספציפיים

3. מחקר קורוזיה

מהנדסי קורוזיה משתמשים בחישובי EMF כדי:

  • לחזות את הפוטנציאלים של קורוזיה בסביבות שונות
  • לעצב מערכות הגנה קטודית
  • להעריך את היעילות של מעכבי קורוזיה
  • להעריך את התאמתם של מתכות שונות בזוגות גלווניים

4. יישומים חינוכיים

בהגדרות אקדמיות, המחשבון מסייע:

  • לסטודנטים הלומדים עקרונות אלקטרוכימיים
  • למורים המדגימים את השפעות הריכוז והטמפרטורה על פוטנציאלי התאים
  • לקורסי מעבדה הדורשים תחזיות מתח מדויקות
  • לאימות חישובים ידניים בסטים של בעיות

5. אלקטרוכימיה תעשייתית

תעשיות נהנות מחישובי EMF עבור:

  • אופטימיזציה של תהליכי ציפוי חשמלי
  • שיפורים ביעילות אלקטרוליזה
  • בקרת איכות בייצור אלקטרוכימי
  • פתרון בעיות של תנודות מתח בלתי צפויות

חלופות למשוואת נרנסט

בעוד שמשוואת נרנסט היא יסודית לחישובי EMF, קיימות מספר גישות חלופיות עבור תרחישים ספציפיים:

1. משוואת באטלר-וולמר

למערכות שבהן גורמים קינטיים משפיעים משמעותית על הפוטנציאל הנצפה: 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]

משוואה זו מקשרת בין צפיפות הזרם לעודף פוטנציאל, ומספקת תובנות על קינטיקת האלקטרודה.

2. משוואת גולמן

למערכות ביולוגיות ופוטנציאלים של ממברנות: 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)

משוואה זו שימושית במיוחד במדעי העצבים וביולוגיה תאית.

3. משוואת טאפל

למערכות הרחק מאיזון: η=a±blog⁡∣i∣\eta = a \pm b \log|i|

קשר זה מפושט שימושי עבור מחקרי קורוזיה ויישומי ציפוי חשמלי.

4. חישובי תאי ריכוז

עבור תאים שבהם אותו זוג חמצון-חיזור קיים בריכוזים שונים: E=RTnFln⁡([C]cathode[C]anode)E = \frac{RT}{nF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{cathode}}}{[C]_{\text{anode}}}\right)

מקרה מיוחד זה מבטל את המונח של פוטנציאל סטנדרטי.

התפתחות היסטורית של חישובי EMF

ההבנה והחישוב של הכוח המניע החשמלי התפתחו משמעותית במהלך המאות:

גילויים מוקדמים (1700-1800)

המסע החל עם המצאת ערימת וולטה על ידי אלסנדרו וולטה בשנת 1800, הסוללה הראשונה האמיתית. פריצת דרך זו הגיעה לאחר התצפיות של לואיג'י גלוואני על "חשמל של בעלי חיים" בשנות ה-1780. עבודתו של וולטה קבעה כי ניתן לייצר פוטנציאל חשמלי באמצעות תגובות כימיות, והניחה את היסודות לאלקטרוכימיה.

תרומתו של נרנסט (סוף המאה ה-1800)

התחום התקדם באופן דרמטי כאשר וולטר נרנסט, כימאי פיזי גרמני, גזר את משוואתו המפורסמת בשנת 1889. עבודתו של נרנסט קישרה בין תרמודינמיקה לאלקטרוכימיה, והראתה כיצד פוטנציאלי התאים תלויים בריכוז ובטמפרטורה. פריצת דרך זו זיכתה אותו בפרס נובל בכימיה בשנת 1920.

התפתחויות מודרניות (1900-נוכחי)

במהלך המאה ה-20, מדענים שיפרו את הבנתנו את התהליכים האלקטרוכימיים:

  • פיטר דיביי ואיריך הוקל פיתחו תיאוריות על פתרונות אלקטרוליטיים בשנות ה-1920
  • פיתוח האלקטרודה מזכוכית בשנות ה-1930 אפשר מדידות מדויקות של pH ופוטנציאל
  • ג'ון בוקרס ואלקסנדר פרומקין קידמו את תיאוריה של קינטיקת האלקטרודה בשנות ה-1950
  • פוטנציאוסטטים דיגיטליים בשנות ה-1970 חוללו מהפכה באלקטרוכימיה ניסויית
  • שיטות חישוב בשנות ה-1990 ואילך אפשרו מודליזציה ברמת המולקולה של תהליכים אלקטרוכימיים

היום, חישובי אלקטרוכימיה כוללים מודלים מתקדמים שמתחשבים בהתנהגות לא אידיאלית, השפעות שטח ומנגנוני תגובה מורכבים, תוך בנייה על תובנות יסודיות של נרנסט.

שאלות נפוצות

מהו כוח מניע חשמלי (EMF)?

כוח מניע חשמלי (EMF) הוא ההפרש הפוטנציאלי החשמלי שנוצר על ידי תא אלקטרוכימי. הוא מייצג את האנרגיה לכל יחידת מטען הזמינה מהתגובות האלקטרוכימיות המתרחשות בתוך התא. EMF נמדד בוולטים ומכתיב את העבודה החשמלית המרבית שתא יכול לבצע.

כיצד משפיעה הטמפרטורה על פוטנציאל התא?

הטמפרטורה משפיעה ישירות על פוטנציאל התא דרך משוואת נרנסט. טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את משמעותו של רכיב האנטרופיה (RT/nF), ובכך עשויות להפחית את פוטנציאל התא עבור תגובות עם שינוי אנטרופיה חיובי. עבור רוב התגובות, עליית הטמפרטורה מפחיתה את פוטנציאל התא במעט, אם כי הקשר תלוי בתרמודינמיקה הספציפית של התגובה.

מדוע ה-EMF המחושב שלי שלילי?

EMF שלילי מציין שהתגובה כפי שנכתבה אינה ספונטנית בכיוון הקדמי. זה אומר שהתגובה תתנהל באופן טבעי בכיוון ההפוך. לחלופין, זה עשוי להעיד על כך שערך הפוטנציאל הסטנדרטי שלכם עשוי להיות שגוי או ששיניתם את תפקידי האנודה והקתודה בחישוב שלכם.

האם ניתן להשתמש במשוואת נרנסט עבור פתרונות לא מימיים?

כן, משוואת נרנסט חלה על פתרונות לא מימיים, אך עם שיקולים חשובים. יש להשתמש בפעילויות ולא בריכוזים, ואלקטרודות ייחודיות עשויות להתנהג אחרת. הפוטנציאלים הסטנדרטיים גם יהיו שונים מאלה במערכות מימיות, ודורשים ערכים ספציפיים עבור מערכת הפתרון שלכם.

כמה מדויקת משוואת נרנסט ליישומים בעולם האמיתי?

משוואת נרנסט מספקת דיוק מצוין עבור פתרונות מדוללים שבהם ניתן להעריך פעילויות על ידי ריכוזים. עבור פתרונות מרוכזים, עוצמות יוניות גבוהות או תנאי pH קיצוניים, עשויות להתרחש סטיות עקב התנהגות לא אידיאלית. ביישומים מעשיים, דיוק של ±5-10 mV בדרך כלל ניתן להשגה עם בחירת פרמטרים נכונה.

מה ההבדל בין E° ל-E°'?

E° מייצג את הפוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי בתנאים סטנדרטיים (כל המינים בריכוז 1M, לחץ 1 אטמוספירה, 25°C). E°' (הגייה: "E נוט פריים") הוא הפוטנציאל הפורמלי, הכולל את השפעות תנאי הפתרון כמו pH ויצירת קומפלקסים. E°' לעיתים קרובות יותר מעשי עבור מערכות ביוכימיות שבהן pH קבוע בערכים לא סטנדרטיים.

כיצד אני קובע את מספר האלקטרונים המועברים (n)?

מספר האלקטרונים המועברים (n) נקבע מהתגובה האלקטרוכימית המאוזנת. כתבו את החצי-תגובות עבור חמצון וחיזור, איזנו אותן בנפרד, וזיהו כמה אלקטרונים מועברים. ערך n חייב להיות מספר שלם חיובי ומייצג את המקדמים הסטיכיומטריים של האלקטרונים במשוואה המאוזנת.

האם ניתן לחשב EMF עבור תאי ריכוז?

כן, תאי ריכוז (כאשר אותו זוג חמצון-חיזור קיים בריכוזים שונים) יכולים להיות מנותחים באמצעות צורת משוואת נרנסט מפושטת: E = (RT/nF)ln(C₂/C₁), כאשר C₂ ו-C₁ הם הריכוזים בקתודה ובאנודה, בהתאמה. המונח של פוטנציאל סטנדרטי (E°) מתבטל בחישובים אלה.

כיצד משפיע הלחץ על חישובי EMF?

עבור תגובות הכוללות גזים, הלחץ משפיע על מכנה התגובה Q. לפי משוואת נרנסט, עליית הלחץ של התגובות הגזיות מגבירה את פוטנציאל התא, בעוד שעליית הלחץ של המוצרים הגזיים מפחיתה אותו. השפעה זו נלקחת בחשבון על ידי שימוש בלחצים חלקיים (באטמוספרות) בחישוב מכנה התגובה.

מהן המגבלות של מחשבון EMF של תא?

המחשבון מניח התנהגות אידיאלית של פתרונות, הפיכות מלאה של תגובות, וטמפרטורה קבועה בכל התא. הוא עשוי לא לקחת בחשבון השפעות כמו פוטנציאלים חיבוריים, קואפיצנטים של פעילות בפתרונות מרוכזים, או מגבלות קינטיות של האלקטרודה. עבור עבודות מדויקות מאוד או תנאים קיצוניים, ייתכן שיהיה צורך בתיקונים נוספים.

דוגמאות קוד לחישובי EMF

פייתון

1import math
2
3def calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient):
4    """
5    Calculate the EMF using the Nernst equation
6    
7    Args:
8        standard_potential: Standard cell potential in volts
9        temperature: Temperature in Kelvin
10        electron_count: Number of electrons transferred
11        reaction_quotient: Reaction quotient Q
12        
13    Returns:
14        Cell potential (EMF) in volts
15    """
16    # Constants
17    R = 8.314  # Gas constant in J/(mol·K)
18    F = 96485  # Faraday constant in C/mol
19    
20    # Calculate RT/nF
21    rt_over_nf = (R * temperature) / (electron_count * F)
22    
23    # Calculate natural logarithm of reaction quotient
24    ln_q = math.log(reaction_quotient)
25    
26    # Calculate EMF using Nernst equation
27    emf = standard_potential - (rt_over_nf * ln_q)
28    
29    return emf
30
31# Example usage
32standard_potential = 1.10  # volts
33temperature = 298  # Kelvin
34electron_count = 2
35reaction_quotient = 1.5
36
37emf = calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient)
38print(f"Calculated EMF: {emf:.4f} V")
39

ג'אווהסקריפט

1function calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient) {
2  // Constants
3  const R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
4  const F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
5  
6  // Calculate RT/nF
7  const rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
8  
9  // Calculate natural logarithm of reaction quotient
10  const lnQ = Math.log(reactionQuotient);
11  
12  // Calculate EMF using Nernst equation
13  const emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
14  
15  return emf;
16}
17
18// Example usage
19const standardPotential = 1.10;  // volts
20const temperature = 298;  // Kelvin
21const electronCount = 2;
22const reactionQuotient = 1.5;
23
24const emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
25console.log(`Calculated EMF: ${emf.toFixed(4)} V`);
26

אקסל

1' Excel function for EMF calculation
2Function CalculateEMF(E0 As Double, T As Double, n As Integer, Q As Double) As Double
3    ' Constants
4    Const R As Double = 8.314   ' Gas constant in J/(mol·K)
5    Const F As Double = 96485   ' Faraday constant in C/mol
6    
7    ' Calculate RT/nF
8    Dim rtOverNF As Double
9    rtOverNF = (R * T) / (n * F)
10    
11    ' Calculate EMF using Nernst equation
12    CalculateEMF = E0 - (rtOverNF * Application.Ln(Q))
13End Function
14
15' Usage in cell: =CalculateEMF(1.10, 298, 2, 1.5)
16

מתלאב

1function emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient)
2    % Calculate the EMF using the Nernst equation
3    %
4    % Inputs:
5    %   standardPotential - Standard cell potential in volts
6    %   temperature - Temperature in Kelvin
7    %   electronCount - Number of electrons transferred
8    %   reactionQuotient - Reaction quotient Q
9    %
10    % Output:
11    %   emf - Cell potential (EMF) in volts
12    
13    % Constants
14    R = 8.314;  % Gas constant in J/(mol·K)
15    F = 96485;  % Faraday constant in C/mol
16    
17    % Calculate RT/nF
18    rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19    
20    % Calculate natural logarithm of reaction quotient
21    lnQ = log(reactionQuotient);
22    
23    % Calculate EMF using Nernst equation
24    emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25end
26
27% Example usage
28standardPotential = 1.10;  % volts
29temperature = 298;  % Kelvin
30electronCount = 2;
31reactionQuotient = 1.5;
32
33emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
34fprintf('Calculated EMF: %.4f V\n', emf);
35

ג'אווה

1public class EMFCalculator {
2    // Constants
3    private static final double R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
4    private static final double F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
5    
6    /**
7     * Calculate the EMF using the Nernst equation
8     * 
9     * @param standardPotential Standard cell potential in volts
10     * @param temperature Temperature in Kelvin
11     * @param electronCount Number of electrons transferred
12     * @param reactionQuotient Reaction quotient Q
13     * @return Cell potential (EMF) in volts
14     */
15    public static double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
16                                     int electronCount, double reactionQuotient) {
17        // Calculate RT/nF
18        double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19        
20        // Calculate natural logarithm of reaction quotient
21        double lnQ = Math.log(reactionQuotient);
22        
23        // Calculate EMF using Nernst equation
24        double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25        
26        return emf;
27    }
28    
29    public static void main(String[] args) {
30        double standardPotential = 1.10;  // volts
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("Calculated EMF: %.4f V%n", emf);
37    }
38}
39

C++

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * Calculate the EMF using the Nernst equation
7 * 
8 * @param standardPotential Standard cell potential in volts
9 * @param temperature Temperature in Kelvin
10 * @param electronCount Number of electrons transferred
11 * @param reactionQuotient Reaction quotient Q
12 * @return Cell potential (EMF) in volts
13 */
14double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
15                   int electronCount, double reactionQuotient) {
16    // Constants
17    const double R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
18    const double F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
19    
20    // Calculate RT/nF
21    double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
22    
23    // Calculate natural logarithm of reaction quotient
24    double lnQ = std::log(reactionQuotient);
25    
26    // Calculate EMF using Nernst equation
27    double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
28    
29    return emf;
30}
31
32int main() {
33    double standardPotential = 1.10;  // volts
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 << "Calculated EMF: " << std::fixed << std::setprecision(4) << emf << " V" << std::endl;
40    
41    return 0;
42}
43

הדמיה של תא אלקטרוכימי

איור של תא אלקטרוכימי EMF איור של תא גלווני המראה את הרכיבים המעורבים בייצור EMF אנודה מתרחש חמצון קתודה מתרחש חיזור גשר מלח V זרם אלקטרונים

E = E° - (RT/nF)ln(Q)

מקורות

  1. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). שיטות אלקטרוכימיות: יסודות ויישומים (מהדורה 2). John Wiley & Sons.

  2. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). כימיה פיזיקלית של אטקינס (מהדורה 10). Oxford University Press.

  3. Bagotsky, V. S. (2005). יסודות של אלקטרוכימיה (מהדורה 2). John Wiley & Sons.

  4. Bockris, J. O'M., & Reddy, A. K. N. (2000). אלקטרוכימיה מודרנית (מהדורה 2). Kluwer Academic Publishers.

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

  6. Newman, J., & Thomas-Alyea, K. E. (2012). מערכות אלקטרוכימיות (מהדורה 3). John Wiley & Sons.

  7. Pletcher, D., & Walsh, F. C. (1993). אלקטרוכימיה תעשייתית (מהדורה 2). Springer.

  8. Wang, J. (2006). אלקטרוכימיה אנליטית (מהדורה 3). John Wiley & Sons.

נסו את מחשבון EMF של תא שלנו היום!

מחשבון EMF של תא שלנו מספק תוצאות מדויקות ומיידיות עבור החישובים האלקטרוכימיים שלכם. בין אם אתם סטודנטים הלומדים על משוואת נרנסט, חוקרים המבצעים ניסויים, או מהנדסים המעצבים מערכות אלקטרוכימיות, כלי זה יחסוך לכם זמן ויבטיח דיוק. הזינו את הפרמטרים שלכם עכשיו כדי לחשב את ה-EMF המדויק עבור התנאים הספציפיים שלכם!

🔗

כלים קשורים

גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך

מחשבון אלקטרוליזה: הפקדת מסה באמצעות חוק פאראדיי

נסה את הכלי הזה

מחשב אנרגיית הפעלה עבור קינמטיקת תגובות כימיות

נסה את הכלי הזה

מחשב קונפיגורציית אלקטרונים עבור יסודות הטבלה המחזורית

נסה את הכלי הזה

מחשבון מטען גרעיני אפקטיבי: ניתוח מבנה אטומי

נסה את הכלי הזה

מחשבון דילול תאים להכנת דגימות במעבדה

נסה את הכלי הזה

מחשבון אנרגיית רשת עבור תרכובות יוניות

נסה את הכלי הזה

מחשבון אלקטרושליליות: ערכי יסודות בסולם פולינג

נסה את הכלי הזה

מחשבון מסה אלמנטרית: מצא משקלים אטומיים של אלמנטים

נסה את הכלי הזה

מחשבון משוואת נרנסט חינם - חישוב פוטנציאל ממברנה

נסה את הכלי הזה