2o ciclo Fuerza contraelectromotriz

[CarlosPerez]

Hola, en un problema de un circuito eléctrico con una bateria conectada a una disolución electrolítica de $CuSO_4$ con electrodos de cobre al resolverlo se dice que en la disolución no hay fuerza contraelectromotriz al ser los electrodos de cobre ¿por qué?.

[Alriga]

Re: Fuerza contraelectromotriz

El concepto de fuerza contraelectromotriz se suele utilizar cuando hay cargas inductivas (como por ejemplo motores), pues aparece en la carga una tensión eléctrica que se opone a las variaciones de corriente. No se me ocurre a qué se refiere aquí. Tal vez si pones el enunciado completo del ejercicio, podamos entender mejor a qué quiere hacer referencia la pregunta.

Saludos.

[CarlosPerez]

Re: Fuerza contraelectromotriz

Siendo más preciso es una fuerza electromotriz de polarización y los electrones se comportan al paso de una corriente como una FEM de sentido contrario a la que origina la electrólisis (de ahí el llamarla fuerza contraelectromotriz).
El enunciado completa del problema es:
"Un circuito eléctrico está integrado por las siguientes partes conectadas en serie; una batería de 13 elementos, cada uno de los cuales tiene 2 V de FEM y una resistencia interna de 0,003 $\Omega$; un voltámetro de $CuSO_4$ con electrodos de platino, cuya resistencia interna es de 7,5 $\Omega$ y los cables de conexión cuya resistencia es de 2 $\Omega$ y en los cuales por el efecto Joule se desprenden 180 cal/min. Calcular:
1. La intensidad de corriente
2. El peso de cobre depositado por minuto
3. Fuerza contraelectromotriz del voltámetro
4. Intensidad de la corriente en el caso de que los electrodos fuesen de cobre. (Aqui es donde al resolverlo dice que la fuerza electromotriz de polarización del voltámetro es cero, cuando los electrodos son de platino existe esta fuerza). Extraído del libro de problemas de Burbano edición 27ª pag. 603

[Richard R Richard]

Re: Fuerza contraelectromotriz

1) la Fem del circuito de 13 celdas de 2 V es 26V

lo que podrias hallar es la diferencia de potenciales de oxidación Redox entre el cobre y el platino

https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:...reducci%C3%B3n

https://www.periodni.com/es/pt.html
https://www.periodni.com/es/cu.html

sabiendo las semireacciones implicadas

pero tambien lo puedes hacer con los datos del problema

llamenos

$R_i$ resistencia de cada celda
$R_v$ resistencia voltámetro
$R_c$ resistencia conexión
$F_t$ fem del circuito total
$F_v$ fem del voltametro
$F_c$ fem celda

la resistencia total es $R_t = 13 R_i+R_v+R_c=0.003\cdot 13+7.5+2=9.539\Omega$

el problema da la potencia disipada por los cables con ello se saca la corriente

$P=I^2R_c\quad \to\quad I=\sqrt{\dfrac{P}{R_c}}=\sqrt{\dfrac{180cal/min4.184J/cal}{60s/min2\Omega}}=2.5A$

y con la corriente se saca la fem de todo el circuito, que es la suma dela fem de las celdas ms ladel voltametro

$F_t=13F_c+F_v=I\cdotR_t$

13\cdot 2V+F_v=2.5A9.539\Omega =23.89V

$F_v=-2.102V$ que resuelve el punto 3

el valor negativo significa que esta en oposición a la fem del circuito o que es una fuerza contraelectromotriz


2) de nuevo sabiendo que la semireaccion de reduccion del cobre de 2+ a 0 implica que un atomo de cobre se deposita cada dos electrones que circulen por el circuito.

en 60 segundos circulando 2.5A se mueven
Qt=t I q=60s/min \cdot 2.5A \cdot \notcien{[FONT=sans-serif] 6,241 509 629 152 650[/FONT]}{18}e/A= \notcien{[FONT=sans-serif]9.361[/FONT]}{20}e/min

electrones por minuto a dos por cada atomo depositado se depositan

$n=Qt/2=\notcien{4.68}{20}At/min$

atomos por minuto si un numero de avogadro de atomos de cobre pesa 63.54 g por mol

$<br /> Peso=\dfrac{n PM}{Na}=\dfrac{\notcien{4.68}{20}At/min 63.54g/mol}{\notcien{6.02}{23}At/mol}=0.049g/min$


4) la nueva fuerza electromotriz no incluye la caída de potencial en el voltámetro, pero si influye resistencia interna

$I =\dfrac{Ft'}{R_t}=\dfrac{13\cdot 2V}{9.539\Omega}=2.72 A$

[CarlosPerez]

Re: Fuerza contraelectromotriz

4) la nueva fuerza electromotriz no incluye la caída de potencial en el voltámetro...

Si pero, ¿por qué?

[Richard R Richard]

Re: Fuerza contraelectromotriz

Porque el voltámetro de $CuSO_4$ con electrodo de cobre no puede crear diferencia de potencial entre sus electrodos, porque tanto el electrolito como los electrodos
son del mismo ion, en cambio cuando se usa Cu-Pt para electrolito-electrodo si hay efecto pila con creación de potencial. La resistencia de la solución de la misma por ello se sigue incluyendo en el circuito.

Funcionamiento del voltámetro


https://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C...tro_de_Hofmann

[CarlosPerez]

Re: Fuerza contraelectromotriz

¡Gracias una vez más Richard R Richard por tu respuesta, ahora si me queda claro!