Formulario

Salve,

dato che tutti qui abbiam a che fare con leggi e numeri, voglio proporre una sezione ove raccogliere tutte quelel formule che possono essere utili a calcolare le robette che incontriamo nei nostri folli esperimenti alla "Ritorno al Futuro"

Scherzi a parte qui andrebbero messe solo le formule, chi ci sta se mi da una mano mi fa felice.

LEGGE DI COULOMB

Definizione: Nel, due cariche puntiformi caricate elettricamente ed opposte in segno fra loro esercitano una forza di attrazione reciproca che dipende dalla distanza fra le due cariche e dall'intensità con cui sono state caricate e secondo la legge (non vettoriale in questo caso):


F= [1 / (4*P*E) ] * [ (a*b) / (r*r) ]

ove

P= Pigreca (circa 3,141592654)
E = Costante dielettrica del mezzo, che per il vuoto è di 8,854 * 10^-12 C^2/(Nm^) {Coulomb quadro fratto Newton per metro quadro}
a, b = carica delle particelle.
r= distanza in metri (metri, non centimentri o altro.)

Analizziamo la legge. La prima parte è una costante di proporzionalità dipendente dal mezzo. Più il mezzo ha costante dielettrica alta, più accade che questa costante di proporzionalità diminuisce. Questo perchè se la costante è alta, il denominatore della prima divisione aumenta, riducendo quindi il valore totale della divisione.
La seconda parte invece dipende dal sistema. In particolare all'aumentare delle cariche, aumenta la forza, mentre all'aumentare della distanza, aumenta il denominatore con un andamento quadratico e quindi diminuisce la forza.

Capiamo che:
costante dielettrica bassa, cariche elevate e vicine = forza alta
costante dielettrica alta, cariche basse, e lontane = forza bassa

Qui ci vuole un po' elettrochimica...

Conduttori:

-Conduttori di prima specie: Metalli, semiconduttori - Passaggio di corrente attraverso un flusso di elettroni. Legge di Ohm:

CODICE

V = R * i

V: differenza di potenziale ai capi
R: Resistenza elettrica
i: Intensità di corrente

-Conduttore di seconda specie: sali fusi, soluzioni elettrolitiche (ioni solvatati), alcuni solidi ionici (AgCl, LaF3) - Passaggio di corrente dovuto agli ioni.

CODICE

V = R * i + Ew

V: differenza di potenziale ai capi
R: Resistenza elettrica
i: Intensità di corrente
Ew: indica la differenza di potenziale aggiuntiva da applicare perchè nel circuito si stabilisca la corrente i.

Nei conduttori di seconda spece la resistenza elettrica diminuisce con l'aumento di temperatura (più energia/più mobilità ionica).


Fisica nei sistemi elettrochimici:

Campo Elettrico:

CODICE

E = F / q

E: Campo elettrico
F: forza agente su una carica elettrica posta in un punto
q: carica elettrica

Lavoro Elettrico:
Lavoro di una carica elettrica in movimento dal punto A al punto B dovuto alla forza elettrica agente su di essa. Il lavoro in un campo elettrico è costante nel tempo, non dipende dal percorso scelto ma solo dal punto finale e iniziale della traiettoria.
questa caratteristica del campo elettrico permette di definire il lavoro elettrico su una carica o un sistema di cariche come la variazione dell'energia potenziale elettrostatica associata al sistema nei due punti A e B:

CODICE

Le = Ue(A) - Ue(B) = -<DELTA>Ue

Le: Lavoro elettrico
Ue: Energia potenziale elettrostatica

Potenziale elettrostatico:
rapporto tra Ue in un punto P e la Carica posta in quel punto.

CODICE

Ve = Ue / q

Unità di misura del campo: Newton / Coulomb
Unità del potenziale: Joule / Coulomb (Volt)

-Potenziale di un sistema di due elettrodi in un generico sistema Redox:

CODICE

ox + ne- <-> red

si ha attraverso la legge di Nerst:

CODICE

E = E° + (R * T / n * F) * ln (|ox|/|red|)

>>perfettamente valida solo in condizioni di reversibilià termodinamica<<

E: potenziale assoluto dell'elettrodo di misura
E°: potenzaile standard dell'elettrodo (SHA 25°C 1 bar)
R: Costante termodinamica dei gas
T: temperatura (°K)
F: Costante di Faraday
n: numero di elettroni scambiati nella reazione redox
||: attività delle due specie

-Quantità di carica elettrica (Coulomb):
Differenza di potenziale in un determinato intervallo di tempo in seguito ai fenomenti di elettrolisi che si verificano agli elettrodi.
Legge di Faraday:

CODICE

m = [MM / (n * F)] * (integrale per t che varia da 0 a t) i*d*t  

m: massa
MM: Massa molare della specie chimica che si scarica all'elettrodo
F: Costante di Faraday
n: numero di elettroni scambiati nella reazione di scarica
i: intensità di corrente
t: tempo

-Attività delle specie in soluzione:




[nella prossima puntata: sovratensione, elettrolisi e potenziali]
continua...

Edited by Waage - 24/9/2005, 22:16