Was passiert bei elektrolyse wenn das Gefäß geschlossen ist mit dem Druck?
Es gibt doch dieses Schulexperiment, wo man strom durch Katode und Anode leitet in einem Wasserglas, dann entsteht gas.
Was wäre wenn das Glas völlig geschlossen wäre dann müsste der Druck im gefäß ansteigen, oder? Aber steigt der druck dann Unendlich weiter, oder gibt es eine Grenze? Und wie hoch ist die Grenze in Bar und wieso?
3 Antworten
Es gibt zwei Grenzen: Eine theoretische und eine praktische.
Die praktische Grenze wird dann erreicht wenn das Glas birst, oder alles Wasser verbraucht ist. Durch geschickte Planung kann man diese Grenze höher treiben (auch wenn es vielleicht €€€ kostet).
Die theoretische Grenze ist subtiler: Nach dem Prinzip von Le Chatelier verschiebt der Druckanstieg das Gleichgewicht jeder Reaktion, die mit Gasentwicklung einhergeht, zu den Edukten. Je höher er Druck steigt, desto mehr Spannung brauchst Du also, um das Wasser zu zersetzen. Bei hinreichend hohem Druck steigt die notwendige Zersetzungsspannung also an, und irgendwann wird diese hohe Spannung irgendwelche anderen Effekte auslösen (z.B. einen Lichtbogen), und die Wasserelektrolyse kommt von selbst zum Erliegen, einfach weil der Strom unter diesen Bedingungen etwas anderes macht.
Wie die Zersetzungsspannung mit dem Druck steigt, kannst Du näherungsweise mit der Nernst-Geichung abschätzen.
Allerdings vermute ich, daß Du zu einer merklichen Erhöhung der Spannung aberwitzige Drücke brauchst, und daß Du es realistscherweise gar nicht vermeiden kannst, vorher an einer praktischen Grenze zu scheitern.
Das ist dann doch zu kompliziert... schade. Aber trotzdem danke.
Ich versuche es einfacher.
Angenommen, das Gefäß hält dem Druck stand, verschiebt sich das Gleichgewicht der Reaktion bei zunehmendem Druck in Richtung Edukt, weil das Edukt Wasser weniger Platz braucht als die Produkte Wasserstoff und Sauerstoff.
Anders gesagt kommt die Reaktion bei Zufuhr gegebener elektrischer Energie irgendwann zum Stillstand und würde erst bei erhöhter Energiezufuhr wieder weiterlaufen. Ist das Gleichgewicht erreicht, verbindet sich immer wieder gleichviel Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser, wie gleichzeitig Wasser gespalten wird.
Natürlich kann der Druck nicht bis ins Unendliche steigen, aber er wird schon ziemlich groß.
So groß, daß das Gefäß platzen wird.
Und wenn du besonders viel Pech hast, gibts im Anschluss gleich noch ne mächtige Knallgas Explosion.
Und ganz nebenbei hast du jetzt auch gleich mitgelernt, warum die Kursk untergegangen ist. Denen ist nämlich mit großer Wahrscheinlichkeit genau das im vorderen Torpedoraum passiert.