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Stephan G.
Gast
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 Stephan G. Verfasst am: 12. Jan 2022 11:36 Titel: Amperedefinition Durchfluss Trennfläche in beide Richtungen |
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Das Ampere ist definiert als Ladungsträger durch eine Trennfläche. Gilt dies auch wenn positive und negative Ladungsträger, zum Beispiel bei der Elektrolyse, in beide Richtungen durch die Trennfläche fließen? Zählt man einfach alles zusammen? Oder wenn 10 positive und 10 negative in entgegengesetzte Richtungen durch die Testfläche gehen wird es zu Null aufaddiert?
Ich frage das deshalb, weil in Erklärungen fast immer nur Elektronen in einem Draht betrachtet werden, die sauber alle in eine Richtung fließen. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 11:59 Titel: Re: Amperedefinition Durchfluss Trennfläche in beide Richtun |
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| Stephan G. hat Folgendes geschrieben: | | Oder wenn 10 positive und 10 negative in entgegengesetzte Richtungen durch die Testfläche gehen wird es zu Null aufaddiert? |
Nein, 10 positive Ladungen und 10 negative Ladungen, die jeweils in entgegengesetzte Richtungen fließen, ergeben jeweils dieselbe Stromdichte. Die resultierenden Ströme durch dieselbe Fläche addieren sich also nicht zu Null, sondern zur doppelten Stromstärke. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 13:48 Titel: |
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Sehe ich ein bisschen anders.
Bei einer Elektrolyse hat man Ionen, sprich positive Kationen und negative Anionen in Lösung.
Wenn jetzt ein Strom sagen wir 1 A durch die Lösung geschickt wird findet ein Transfer an den Elektroden statt, am Pluspol der Anode, werden Elektronen aus der Lösung genauer den Anionen abgesaugt und GLEICHZEITIG an der Kathode dem Minuspol in die Lösung sprich auf den Kationen wieder zugegeben. Dabei finden Redoxvorgänge statt und die Ionen werden in eine andere Oxidationstufe geladen, im einfachsten Fall scheiden sich die Elemente ab. Man kann sich das auch so vorstellen die Ionen sind kleine Boote oder Fähren, die die Elektronen durch die Lösung transportieren.
Zurück zu dem Strom, die 1 A bleiben überall gleich da gibt es keine Aufspaltung, da im wesentlichen auch nur hier die Elektronen sich bewegen wie im massiven Draht. Also wenn 1 A in die Lösung reingeht kommen auch 1 A wieder raus. In der Lösung wandern die positiven Kationen zur Kathode dem Minus Pol und die Anionen eben zum Pluspol. Aus einem entladenes Anion wird auch ein beladenes Kation.
K+ + e- => K und A- => A + e-
In Summe K+ e- + A- => K + A + e-
Die Elektronen kürzen sich zu Null raus. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 18:13 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn jetzt ein Strom sagen wir 1 A durch die Lösung geschickt wird findet ein Transfer an den Elektroden statt, am Pluspol der Anode, werden Elektronen aus der Lösung genauer den Anionen abgesaugt und GLEICHZEITIG an der Kathode dem Minuspol in die Lösung sprich auf den Kationen wieder zugegeben. |
Es geht hier nicht darum, was an den Elektroden passiert, sondern an einer beliebigen Fläche irgendwo dazwischen. Das ist ein wesentlicher Unterschied, weil die Anionen und Kationen, von denen Du sprichst, auch aus der Umgebung der jeweiligen Elektrode stammen können und deshalb nie durch die gleiche Fläche geflossen sind.
Damit Deine Argumentation relevant wird, musst Du von einem kontinuierlichen Strom von Ionen ausgehen, der an einer Elektrode erzeugt und an der anderen wieder entladen wird. Dann addieren sich ein Anionenstrom und ein Kationenstrom von jeweils 1 A nicht zu Null, sondern zu insgesamt 2 A. Durch die Elektroden fließen dann auch Elektronenströme von jeweils 2 A. Davon entfällt 1 A auf die Erzeugung und 1 A auf die Entladung der jeweiligen Ionen. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 18:30 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn jetzt ein Strom sagen wir 1 A durch die Lösung geschickt wird findet ein Transfer an den Elektroden statt, am Pluspol der Anode, werden Elektronen aus der Lösung genauer den Anionen abgesaugt und GLEICHZEITIG an der Kathode dem Minuspol in die Lösung sprich auf den Kationen wieder zugegeben. |
Es geht hier nicht darum, was an den Elektroden passiert, sondern an einer beliebigen Fläche irgendwo dazwischen. Das ist ein wesentlicher Unterschied, weil die Anionen und Kationen, von denen Du sprichst, auch aus der Umgebung der jeweiligen Elektrode stammen können und deshalb nie durch die gleiche Fläche geflossen sind.
Damit Deine Argumentation relevant wird, musst Du von einem kontinuierlichen Strom von Ionen ausgehen, der an einer Elektrode erzeugt und an der anderen wieder entladen wird. Dann addieren sich ein Anionenstrom und ein Kationenstrom von jeweils 1 A nicht zu Null, sondern zu insgesamt 2 A. Durch die Elektroden fließen dann auch Elektronenströme von jeweils 2 A. Davon entfällt 1 A auf die Erzeugung und 1 A auf die Entladung der jeweiligen Ionen. |
Die Ionen kommen aus der Lösung und natürlich werden die Entladen, die sich an Grenzfläche der Elektroden sind. Von welcher Fläche redet man. Bei gewissen Anwendungen wird gerührt oder Luft in den Elektrolyten geblasen.
Und ich stelle am Gleichrichter 1 A ein, wo sollen da jetzt 2 A fließen. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 18:47 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Ionen kommen aus der Lösung und natürlich werden die Entladen, die sich an Grenzfläche der Elektroden sind. |
Wenn die Ionen aus der Lösung kommen, dann kann durch diese Grenzfläche nicht die gleiche Anzahl von Anionen und Kationen fließen. Das hilft hier also nicht weiter.
| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Von welcher Fläche redet man. |
Von irgendeiner Fläche irgendwo in der Lösung.
| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Und ich stelle am Gleichrichter 1 A ein, wo sollen da jetzt 2 A fließen. |
Sag Du es mir. Es ist Deine Idee. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 19:28 Titel: |
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Es miss fällt mir diese hochnäsige Art wie Sie hier schreiben.
Wieso ist es meine Idee, Sie haben doch behauptet das da 2 Ströme von je 1 A fließen, die sich zu 2 A addieren.
Erklären Sie es mir, ich will noch was mit 61 Jahren lernen. Die Fläche verstehe ich auch nicht. Man hat eine Fläche an den Elektroden, die in der Lösung eintauchen. Dort gibt es den Begriff der Stromdichte. Also Strom pro Fläche. Sonst ist die Galvanowanne meist ein rechteckiger Kasten mit Einbauten. vIelleicht meint man die Diaphragmarahmen, die den Kathodenteil vom Anoden Teil trennt. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 19:51 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Wieso ist es meine Idee, Sie haben doch behauptet das da 2 Ströme von je 1 A fließen, die sich zu 2 A addieren. |
Ja, das habe ich geschrieben. Die Idee, den Gesamtstrom willkürlich auf 1 A zu begrenzen stammt aber nicht von mir.
| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Die Fläche verstehe ich auch nicht. Man hat eine Fläche an den Elektroden, die in der Lösung eintauchen. |
Warum diese Beschränkung auf die Elektroden? Man kann auch woanders Flächen in der Lösung definieren. Wenn die Ionen aus der Lösung kommen, dann muss man das sogar, um den hier diskutierten Fall zu erhalten. Am ehesten dürfte das gelingen, wenn man die Elektroden an gegenüberliegende Seiten eines Gefäßes und die Fläche genau in die Mitte plaziert. Da sind die beiden Ionenströme dann jeweils halb so groß wie an den Elektroden, zu denen die jeweiligen Ionen wandern.
| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Dort gibt es den Begriff der Stromdichte. Also Strom pro Fläche. |
Nicht nur dort. Stromdichten gibt es an jedem Punkt in der Lösung. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 20:11 Titel: |
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| Zitat: | | Ja, das habe ich geschrieben. Die Idee, den Gesamtstrom willkürlich auf 1 A zu begrenzen stammt aber nicht von mir. |
Was hat das mit der Begrenzung zu tun. Je nach zu erzielender Schichtdicke wird ein Strom in der Praxis eine Stromdichte nach Oberfläche der Galvanoware eingestellt. Der ist nun mal fix.
Aber los gelöst von dem nehmen wir eine durchlässige Fläche von einer Platte von 100 cm^2 an, die hängt irgendwo in der Galvanowanne. Lassen wir da 10 Kationen und auch 10 Anionen durch wandern. Jedes dieser Anionen trägt 1 Elektron also in Summe 10, die Kationen sind nur positive Teilchen. Die Elektronen werden an der Anode abgegeben und im gleichen Zuge nehmen die Kationen genau 10 Elektronen auf.
Wo gibt es da jetzt die Verdopplung. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 20:19 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | Aber los gelöst von dem nehmen wir eine durchlässige Fläche von einer Platte von 100 cm^2 an, die hängt irgendwo in der Galvanowanne. Lassen wir da 10 Kationen und auch 10 Anionen durch wandern. Jedes dieser Anionen trägt 1 Elektron also in Summe 10, die Kationen sind nur positive Teilchen. Die Elektronen werden an der Anode abgegeben und im gleichen Zuge nehmen die Kationen genau 10 Elektronen auf.
Wo gibt es da jetzt die Verdopplung. |
Wenn im stationären Zustand 10 Anionen und 10 Kationen durch die Platte fließen, dann werden im gleichen Zeitraum 20 Anionen und 20 Kationen an den jeweiligen Elektroden entladen. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 20:21 Titel: |
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Wo kommt die doppelte Anzahl her, verstehe ich nicht. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 20:33 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Wo kommt die doppelte Anzahl her, verstehe ich nicht. |
Wenn in der einen Hälfte des Gefäßes 20 Anionen verschwinden und in der anderen 20 Kationen, wie viele Anionen bzw. Kationen müssen dann durch die Trennfläche auf die jeweils andere Seite fließen, damit auf beiden Seiten wieder gleich viele Anionen bzw. Kationen sind? |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 20:35 Titel: |
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..........
Zuletzt bearbeitet von Nobby1 am 12. Jan 2022 20:47, insgesamt einmal bearbeitet |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 20:36 Titel: |
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Gar keine, da der Elektrolyt verarmt. Die Ionen werden ja abgeschieden.
Zuletzt bearbeitet von Nobby1 am 12. Jan 2022 20:47, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 20:39 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | 20 Anionen und ebenfalls 20 Kationen. |
Denk nochmal in Ruhe darüber nach. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 20:59 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Gar keine, da der Elektrolyt verarmt. Die Ionen werden ja abgeschieden. |
Das ist auch falsch. Wenn auf der einen Seite 20 Anionen fehlen und auf der anderen 20 Kationen, dann sind die beiden Seiten elektrisch geladen. Da beide Seiten elektrisch leitend verbunden sind, werden zwangsläufig Ionen hin- und her fließen, bis beide Seiten wieder elektrisch nautral sind. Wie viele Ionen müssen das insgesamt sein?
Darüber hinaus gleichen sich auch die Konzentrationen auf beiden Seiten aus. Wie viele Anionen und Kationen müssen dafür jeweils die Seite wechseln?
Zuletzt bearbeitet von DrStupid am 12. Jan 2022 21:02, insgesamt einmal bearbeitet |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 21:00 Titel: |
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Wenn man zwei geschlossen Kompartments,( von denen bin ich aber nicht ausgegangen sondern von einer Platte die in die Elektrolytlösung taucht), die dann durch die Platte getrennt wären betrachtet ,hat man auf der einen Seite 20 Anionen und auf der anderen Seite 20 Kationen. Damit sich die Konzentrationen wieder ausgleichen müssen jeweils 10 Ionen wandern. Aber das hat aber nichts mit dem Strom zutun. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 21:04 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Damit sich die Konzentrationen wieder ausgleichen müssen jeweils 10 Ionen wandern. Aber das hat aber nichts mit dem Strom zutun. |
Wandernde Ladungsträger haben nichts mit dem Strom zu tun? Das kann nicht Dein Erst sein! |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 21:07 Titel: |
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Ja gut wenn man so will, aber dieser Strom ist nur zwischen den beiden Kompartments. Ein Ausgleich halt. Da fließt nichts in den äußeren Stromkreis. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 21:13 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Ja gut wenn man so will, aber dieser Strom ist nur zwischen den beiden Kompartments. Ein Ausgleich halt. Da fließt nichts in den äußeren Stromkreis. |
Natürlich fließt da was in den äußeren Stromkreis. Der Stromfluss durch die Trennfläche ist Teil des Stromkreises:
- 20 Kationen fließen zur Katode, wo sie unter Aufnahme von 20 Elektronen entladen werden
- durch die Trennwand fließen 10 Kationen und 10 Anionen in entgegengesetzte Richtungen
- 20 Anionen fließen zur Anode, wo sie unter Abgabe von 20 Elektronen entladen werden
- die 20 Elektronen fließen zurück zur Katode und schließen den Stromkreis
Überall im Stromkreis sind 20 Ladungsträger unterwegs. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 21:21 Titel: |
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| Zitat: | Überall im Stromkreis sind 20 Ladungsträger unterwegs.
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Das habe ich oben durch die 1 Ampere auch behauptet. Der Strom fliesst vom Plus Pol, durch den Elektrolyten und dann zum Minus Pol.
Wenn jetzt so ein Kompartmenttrenner in dem Elektrolyse Bad ist würden ja 0,5 A vertreten durch die Kationen und Anionen je in die eine und andere Richtung fließen.
Zuletzt bearbeitet von Nobby1 am 12. Jan 2022 21:31, insgesamt einmal bearbeitet |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 21:30 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn jetzt so ein Kompartmenttrenner in dem Elektrolyse Bad ist würden ja 5 A vertreten durch die Kationen und Anionen je in die eine und andere Richtung fließen. |
Nein, die Ladungsträger fließen zwar in entgegengesetzte Richtungen, aber die zugehörigen elektrischen Ströme fließen in die gleiche Richtung - nämlich per Definition vom Pluspol zum Minuspol. Deshalb addieren sich die 0,5 A Anionenstrom und 0,5 A Kationenstrom nicht zu Null, sondern zu 1 A.
Zuletzt bearbeitet von DrStupid am 12. Jan 2022 22:13, insgesamt einmal bearbeitet |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 21:33 Titel: |
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Es sind nur 0,5 A. Natürlich sind theoretische und technische Stromrichtung verschieden.
Lassen wir gut sein. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 12. Jan 2022 22:16 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Es sind nur 0,5 A. |
Ich hab das oben geändert. Entscheidend ist, dass sich die Ionenströme addieren.
| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Natürlich sind theoretische und technische Stromrichtung verschieden. |
Was ist eine "theoretische Stromrichtung"? |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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| Nobby1 Verfasst am: 12. Jan 2022 22:57 Titel: |
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Ich meine die Elektronenstromrichtung als theoretische Stromrichtung, die ist von minus nach plus. Die technische Stromrichtung wurde mal in Urzeiten definiert, wo man über die Ladungsträger noch wenig Kenntnisee und die wurde von Plus nach minus festgelegt.
Vielleicht ist das Wort auch falsch.
Aber das Umrühren im Musstopf bringt jetzt nichts weiter. |
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