Celdas electroliticas
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Este documento describe el funcionamiento de las celdas electrolíticas y sus aplicaciones. Explica que las celdas electrolíticas contienen un electrolito y dos electrodos entre los que se aplica un voltaje para separar los iones. Como ejemplo, describe el proceso electrolítico de la sal común donde los iones de sodio y cloro se separan en los electrodos. También resume las leyes de Faraday y cómo se aplican en generadores eléctricos, motores eléctricos y transformadores. Finalmente, enumera algunas aplicaciones de las celdas
Celdas electroliticas
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADEMICO “SABINO” AREA DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA SECCIÓN: 33 Autores: Carlo J Alvarez 24.426.658 Sandro Rossel 23.525.248
- 2. CELDAS ELECTROLITICAS. Las celdas electrolíticas están constituidas por un recipiente; el cuál contiene al electrólito y debe ser de un material que no reaccione con éste, dos electrodos (uno funciona como cátodo y el otro como ánodo) quiénes permiten el paso de la corriente eléctrica. Una fuente de voltaje y un amperímetro.En la figura anterior se muestra el proceso electrolítico del cloruro de sodio (NaCI), ésta sustancia al encontrarse en forma líquida, las partículas que la forman se encuentran como iones. Al fluir los electrones a través del electrólito, los cationes (Na+) son atraídos por el cátodo efectuándose una reacción de reducción. Es por ello que, al cátodo se le defina como el electrodo donde se lleva a cabo la reducción. Al mismo tiempo, los aniones (CI-) se dirigen hacia el ánodo, donde ocurre la oxidación. Al ánodo se le define como el electrodo donde ocurre la oxidación. ESQUEMA BASICO.
- 3. FUNCIONAMIENTO. En forma cristalina el cloruro de sodio no conduce electricidad. Los iones ocupan posiciones relativamente fijas en la red y no se mueven mucho, ni siquiera cuando se aplica un potencial eléctrico (un voltaje). Sin embargo cuando la sal está fundida sus iones se desplazan libremente. Cuando se aplica al material fundido una corriente directa procedente de una batería (grupo de dos o más celdas conectadas unas con otras para suministrar una corriente eléctrica) o de una celda individual por medio de un par de electrodos, el cátodo rico en electrones atrae los iones de sodio (Figura 8) y cada uno de estos iones que captura un electrón se reduce a átomos de sodio. LEYES DE FARADAY. La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. • ¿Cuántos gramos de Cu se depositarán en 3,00 horas cuando se hace pasar una corriente de 4,00 amperes? Cu+2 + 2e- Cu • La carga de un electrón es 1,6021 x 10-19 coulomb. Calcular el número de Avogadro a partir del hecho que 1 F = 96487 coulombs/mol e- .
- 4. APLICACIONES DE LAS LEYES DE FARADAY. Al principio de este artículo se describe un generador de corriente continua elemental, consistente en una espira que penetra en un campo magnético. Este generador carece de utilidad práctica. Mucho más importante es el alternador presente en la mayoría de las centrales eléctricas. En un alternador una turbina (movida por agua o vapor, por ejemplo) hace girar un imán (el rotor) estando rodeado por una serie de bobinas (el estator) en las que se induce una corriente eléctrica. Como el campo magnético se encuentra en rotación con velocidad angular ω el resultado es una corriente alterna de frecuencia angular ω. Cuando se usan 3 o 6 bobinas el resultado son tres corrientes alternas desfasadas un tercio de periodo, que es lo que se conoce como corriente alterna trifásica. También puede construirse un generador mediante el sistema inverso de hacer girar una 4espira en un campo magnético estacionario. Empleando conexiones adecuadas puede conseguirse además que la corriente vaya siempre en el mismo sentido, lo que permite construir un generador de corriente continua.
- 5. MOTOR ELÉCTRICO Relacionado con el generador está el motor eléctrico, en el cual lo que se hace es girar un electroimán (el rotor) en el interior del campo magnético creado por otros electroimanes (el estator). Haciendo que por el rotor circule una corriente alterna se puede conseguir una rotación continuada. TRANSFORMADOR Al estudiar los efectos de inducción de una bobina (primario) sobre otra (secundario) se obtiene que en el caso ideal, el voltaje que resulta en el secundario es proporcional al voltaje del primario. De esta manera se puede elevar o reducir el voltaje a voluntad. El dispositivo formado por estas dos bobinas alrededor de un núcleo es un transformador Los transformadores son esenciales en la transmisión de la energía eléctrica, porque al mismo tiempo que aumentan el voltaje, reducen la intensidad de corriente. De esta forma se minimizan las pérdidas por efecto Joule en la distribución de energía eléctrica.
- 6. APLICACIONES DE CELDAS ELECTROLITICAS. Se utilizan procesos electrolíticos en la producción y purificación (refinación) de varios metales (Al, Li, K, Na, Mg y Cu). La electrolisis se emplea además para recubrir un metal con otro por un procedimiento que se conoce como galvanoplastia. Por lo regular el objeto que se va a someter a galvanoplastia, por ejemplo un tenedor, una cuchara o un objeto de joyería, se moldea de un metal más económico y luego se recubre con una capa de un metal más atractivo y más resistente a la corrosión, como oro o plata. El costo del producto terminado es mucho menor que el de un producto hecho por completo de plata u oro. En la figura 9 se muestra una celda para galvanoplastia con plata. APLICACIONES DE CELDAS GALVANICAS. • Las celdas voltaicas se usan ampliamente como fuentes convenientes de energía cuya virtud primordial es la de ser portátiles. • Las pilas secas usadas normalmente en linternas, transistores, equipos fotográficos y muchos juguetes y electrodomésticos son celdas voltaicas. • Las baterías de los automóviles constan de celdas conectadas en serie de forma que sus voltajes se suman.