Về số Faraday và điện tích riêng của hạt tích điện

25

một điểm như vậy đơn giản là không tồn tại. Và trên thực tế, có thể áp dụng điều gì cho một điều tương đương không tồn tại?

Tuy nhiên, chỉ cần nhìn vào Hình 5 là đủ để hiểu rằng dưới tác dụng của một cặp lực, vật sẽ không ở trạng thái cân bằng - nó sẽ quay. Vậy cặp điện có trục nào không nóng? Không khó để chứng minh rằng tổng mômen của các lực tạo nên cặp lực này là như nhau đối với bất kỳ trục nào vuông góc với mặt phẳng chứa cả hai lực này (vuông góc với mặt phẳng của hình). Thật vậy, chúng ta hãy lấy bất kỳ điểm $O$ nào và vẽ trục quay đi qua nó. Mô men $M_1$ của lực $\vec{F}_1$ đối với trục này bằng $F_1 d_1$, mô men $M_2$ của lực $\vec{F}_2$ đối với trục này bằng $F_2 d_2$. Tổng mô men $M$ của cả hai lực bằng $M_1 + M_2$:

$$M = F_1 d_1 + F_2 d_2.$$

Vì $F_1 = F_2 = F$, thì $M = F(d_1 + d_2) = Fd$,

trong đó $d$ là khoảng cách giữa các đường tác dụng của các lực tạo nên cặp lực, được gọi là toàn thể của cặp lực. Điều này có nghĩa là mômen của một cặp lực bằng tích mô đun của một trong các lực tác dụng lên trường của cặp lực đó. Đó là những gì họ nói - mômen của một cặp lực - và không chỉ ra trục nào.

Một vật “cư xử” như thế nào khi có một vài lực tác dụng lên nó? Để trả lời câu hỏi này, hãy nhớ rằng khối tâm của một vật (được thảo luận ở § 44 của Vật lý 8) chuyển động như thể toàn bộ khối lượng của vật đó tập trung vào nó và mọi lực tác dụng lên vật đều tác dụng lên nó (phát biểu này trong vật lý gọi là định lý về chuyển động của khối tâm). Nhưng nếu tổng lực bằng 0 thì khối tâm không thể di chuyển khỏi vị trí của nó (tất nhiên nếu nó đào trước khi tác dụng lực). Khi một cặp lực tác dụng lên một vật, tổng lực chính xác bằng 0 và nó không thể chuyển động thành chuyển động của khối tâm. Tuy nhiên, cơ thể lại quay lại. Điều này có nghĩa là nó quay theo một trục tròn đi qua khối tâm (xét cho cùng, tất cả các điểm trên trục quay đều đứng yên). Các trục quay đi qua khối tâm của vật thể rất đáng chú ý vì không có lực nào tác dụng lên chúng.

Về số Faraday và điện tích riêng của hạt tích điện

Hiện tượng cưa điện, được biết đến từ cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19, đã được nhà vật lý lỗi lạc người Anh M. Faraday nghiên cứu đặc biệt chi tiết. Năm 1834, một bài báo của Faraday được xuất bản, trong đó mô tả kết quả thí nghiệm dẫn đến việc thiết lập định luật cưa điện. Trong cùng một bài báo, lần đầu tiên Faradem và những gì hiện nay đã được chấp nhận rộng rãi. Đây là một điện cực (cũng như cực âm và cực dương), nó (cực âm và cực dương), chất điện phân và tên của quá trình này là cưa điện.

Định luật cưa điện ngày nay (nhưng không phải ở thời Faraday) được viết như sau (Vật lý 9, § 69):

$$m = \frac{1}{F} \frac{M}{n} I \Delta t.$$

Ở đây $m$ là khối lượng chất giải phóng trên điện cực, $F$ là số Faraday (không đổi), $M$ là khối lượng mol (hoặc nguyên tử) của chất đó, $n$ là hóa trị của nó, $I \Delta t$ là điện tích truyền qua cưa điện.

Lưu ý rằng một đại lượng có số lượng tương đối với M/n được gọi là đương lượng hóa học trong hóa học (đó là cách nó được gọi theo Farad, mặc dù khái niệm hóa trị chưa tồn tại). Giá trị này cho biết khối lượng của một chất nhất định kết hợp với khối lượng hydro bằng khối lượng nguyên tử của nó (hoặc thay thế khối lượng của nó trong các phản ứng hóa học). Ví dụ, đối với oxy nguyên tử, khối lượng tương đối là 16 và hóa trị là 2, do đó đương lượng hóa học của nó là 8. Để tạo ra nước từ oxy và hydro, cứ mỗi đơn vị khối lượng hydro phải có một đơn vị khối lượng oxy: 1 kg hydro chứa 8 kg oxy, và kết quả là 9 kg nước.

Ý nghĩa vật lý của số Faraday. Giả sử rằng quá trình mạ điện được thực hiện theo cách sao cho một khối lượng chất được giải phóng trên điện cực, có giá trị bằng đương lượng hóa học. Sau đó, từ định luật cưa hàm số, ta suy ra rằng các số Faraday $F$ bằng số với số điện