При изучении электрохимических систем, работающих в режиме гальванического элемента, нами были зафиксированы некоторые явления, которые могут представлять определенный интерес. В приведенном ниже письме мы вкратце представляем феноменологическое описание проделанных опытов.
Опыт 1.
Изучаемая система представляет собой стеклянный сосуд, наполненный электролитом (40 % H2SO4), в которую опущены два электрода, изготовленные из одного и того же металла (например, Al). Цепь замкнута высокоомным милливольтметром рН-метра ЛПУ-0,1. Когда электроды относительно электролита находятся в неподвижном состоянии, стрелка прибора указывает на нулевое деление (или почти нулевое деление, в силу термодинамической неоднородности материала электродов). Однако, достаточно опустить в электролит один из электродов немного поглубже, как стрелка милливольтметра при этом отклоняется, указывая на возникновение в цепи ЭДС. При извлечении электрода из электролита (не полностью) снова наблюдается отклонение стрелки прибора, но в противоположную сторону, что указывает на возникновение в цепи электродвижущей силы противоположного направления. Как только движение электрода относительно электролита прекращается, прекращается в цепи и ЭДС. При этом, чем больше скорость погружения и поднятия электрода в электролите, тем более высока степень отклонения стрелки прибора. Аналогичный эффект наблюдается при соответствующем движении другого электрода. Однако, при этом наблюдается обратная картина.
Опыт 2.
Плоскодонная колба наполняется электролитом (не полностью) и в нее погружается пара электродов, изготовленных из одного и того же металла (Al, Pb, Cu).
Электроды соединяются милливольтметром. Когда емкость находится в неподвижном состоянии на столе, прибор фиксирует отсутствие ЭДС.
Однако, достаточно наклонить емкость налево или направо, как в цепи появляется ЭДС, направление которого обратно наклону колбы. При этом, чем интенсивнее встряхивание сосуда, тем больше величина ЭДС.
ЭДС в цепи появляется также при перемешивании электролита.
Опыт 3.
В третьем опыте — перемешивание электролита осуществляли электродвигателем.
Пока электролит в сосуде находится в относительном покое, в цепи отсутствует ЭДС. Однако, достаточно с помощью электродвигателя вращать электролит, как милливольтметр фиксирует в цепи наличие ЭДС. При этом направление ЭДС противоположно вращению жидкости. При остановке мотора стрелка прибора медленно возвращается в исходное положение. Однако, при больших скоростях, перемешивание раствора наблюдается иная картина: ЭДС цепи возрастает с повышением скорости вращения мотора, что может быть основой для создания генератора нового типа.
ЭДС в цепи появляется также при резкой остановке мотора, или при изменении направления движения жидкости.
Опыт 4.
Установка, на котором проводился эксперимент, представляет собой два сообщающихся сосуда, которые наполнены одинаковым электролитом, одной и той же концентрации (для предотвращения возникновения концентрационной батареи). Как и в других опытах, в сосуды опускаются два одинаковых электрода, которые замыкаются высокоомным милливольтметром. Как и ожидалось, в цепи отсутствует ЭДС. Однако, когда электролит с помощью циркуляционного насоса из одного сосуда нагнетается в дугой (обеспечивая кругооборот жидкости), в цепи фиксируется возникновение ЭДС. При этом, возникшая ЭДС тем больше, чем больше скорость циркуляции.
Существенно отметить, что циркуляция жидкости приводит к появлению ЭДС и в отдельно взятом сосуде.
Опыт 5.
Как и в опыте № 4, прибор на котором проводился опыт, представляет собой два сообщающихся сосуда, которые наполнены одинаковым электролитом. В пробирки опускались два одинаковых электрода, которые замыкались милливольтметром. Под каждой пробиркой помещались магнитные мешалки. Когда мешалки не присоединены к источнику тока, стрелка милливольтметра находится на нулевой точке прибора. Однако, достаточно под одним из сосудов ввести в действие магнитную мешалку, как стрелка прибора фиксирует наличие в цепи ЭДС. При этом направление возникшей ЭДС, прямо противоположно направлению ЭДС, возникшей в другой пробирке. Примечательно, что без вращающихся магнитных шариков, находившихся в сосудах, стрелка прибора не реагирует, даже в том случае, когда мешалки, находившиеся под сосудами, продолжают работать, создавая переменное магнитное поле.
Таким образом, установлено, что движение электропроводящих жидкостей вокруг неподвижных электродных систем, состоящих из одинаковых металлов, приводит к разделению зарядов и возникновению ЭДС в цепи.
