Điện phân Al2O3 nóng chảy, cho dòng điện cường độ 20 kA chạy qua dung dịch với U = 5,0 V. Tính thời gian điện phân và lượng điện năng tiêu thụ.

Phát biểu: Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

Chú thích: 

$A$: điện năng tiêu thụ của đoạn mạch ($J)$

$U$: hiệu điện thế $\left(V\right)$

$q$: độ lớn của điện tích $\left(C\right)$

$I$: cường độ dòng điện $\left(A\right)$

$t$: thời gian $\left(s\right)$

Vận dụng: Điện năng tiêu thụ thông thường được đo bằng đồng hồ điện, hay còn gọi là công tơ điện.

Đơn vị đo: 1 $kWh$ = 3600000 $Ws$ = 3600000 $J$ 

Hiện tượng điện phân

a/Định nghĩa hiện tượng điện phân:

Hiện tượng điện phân là hiện tượng xuất hiện các phản ứng phụ  ở các điện cực khi cho dòng điện một chiều qua bình điện phân.

b/Công thức Faraday về chất điện phân

$m=\frac{AIt}{Fn}$

Chú thích:

$m$: khối lượng của chất được giải phóng ra ở điện cực khi điện phân $\left(g\right)$

$F=96500 C/mol$: số Faraday

$A$: khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố $\left(kg\right)$

$n$: hóa trị của nguyên tố

$I$: cường độ dòng điện trong dung dịch điện phân $\left(A\right)$

$t$: thời gian điện phân $\left(s\right)$

c/Ứng dụng:

Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện kim, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện,...

1. Luyện nhôm

Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện vào khoảng 10000A.

2. Mạ điện

Bể điện phân có cực dương là một tấm kim loại để mạ, cực âm là vật cần mạ, chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ.

Michael Faraday (1791 - 1867)

Ý nghĩa: Hằng số Faraday là điện lượng đi qua dung dịch điện phân làm sinh ra một mol chất đơn hóa trị ở điện cực.

Được tính bằng tích của hằng số Avogadro và điện tích electron.

Giá trị $F$ được đo lần đầu tiên bằng cách đo lượng bạc lằng đọng khi điện phân , trong đó dòng điện và thời gian được đo và vận dụng định luật Faraday để tính.

Khái niệm:

Thời gian t là thời gian vật tham gia chuyển động từ vị trí này đến vị trí khác theo phương chuyển động của vật.

Đơn vị tính: giây (s), phút (min), giờ (h).

Khái niệm: 

q là lượng điện mà vật đang tích được do nhận thêm hay mất đi electron.

Đơn vị tính: Coulomb (C)

Khái niệm:

Công của lực điện là năng lượng của điện trường dùng để dịch chuyển điện tích từ điểm này đến điểm khác trong điện trường.

Đơn vị tính: Joule $\left(J\right)$

Khái niệm:

- Hiệu điện thế (hay điện áp) là sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực.

- Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường tĩnh là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có một điện tích di chuyển giữa hai điểm đó. 

Đơn vị tính: Volt $\left(V\right)$

Khái niệm:

Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện.

Đơn vị tính: Ampe $\left(A\right)$

Khái niệm:

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch chính là năng lượng điện được chuyển hóa thành công để có thể dịch chuyển các điện tích ở trong mạch.

Đơn vị tính: Joule $\left(J\right)$