1800 кДж.
Рішення:
Для визначення маси цинку, яка виділиться під час електролізу, ми можемо скористатися законом Фарадея, який встановлює зв'язок між кількістю електричного заряду, виділеного під час електролізу, та масою речовини.
Закон Фарадея говорить, що кількість електричного заряду, Q, виділеного під час електролізу, пропорційна масі речовини, m, і стала пропорційності називається електрохімічною еквівалентністю, яка для цинку дорівнює 1 Ф.
Q = m * z,
де Q - кількість електричного заряду,
m - маса речовини,
z - електрохімічна еквівалентність.
Ми також можемо використати рівняння, що зв'язує електричний заряд, напругу і час:
Q = I * t,
де I - сила струму (виразимо з використанням закону Ома: I = U / R),
U - напруга,
t - час.
Тепер поєднаємо обидва рівняння:
m * z = I * t.
Знаючи, що напруга на клемах становить 4 вольта, а затрата енергії дорівнює 7200 кДж (1 кДж = 1000 Дж), ми можемо визначити силу струму I:
E = U * I * t,
7200 кДж = (4 В) * I * t.
За умовою завдання ми маємо розрахувати масу цинку, тому ми повинні знати електрохімічну еквівалентність цинку (z), яка дорівнює 1 Ф.
Отже, підставляємо відомі значення:
7200 кДж = (4 В) * I * t,
7200 кДж = 4 В * (I * t).
Тепер ми можемо виразити силу струму:
I = 7200 кДж / (4 В * t).
Використовуючи це значення сили струму, ми можемо визначити кількість електричного заряду Q, який протікає протягом певного часу t, за до рівняння Q = I * t:
Q = (7200 кДж / (4 В * t)) * t,
Q = 1800 кДж.
Далі, використовуючи електрохімічну еквівалентність цинку (z = 1 Ф), ми можемо визначити масу цинку, яка виділиться під час електролізу:
m = Q / z,
m = 1800 кДж / 1 Ф,
m = 1800 кДж.
Таким чином, маса цинку, яка виділиться під час електролізу, становить 1800 кДж.
