Wie viel Zeit benötigt es, um 3 kg Zink bei 1000 Ampere abzuschneiden?

Um die Zeit zu berechnen, die benötigt wird, um 3 kg Zink bei einer Stromstärke von 1000 Ampere abzuscheiden, kann das Faraday'sche Gesetz der Elektrolyse verwendet werden. Das Gesetz besagt, dass die Masse \( m \) eines abgeschiedenen Stoffes proportional zur Ladung \( Q \) ist, die durch die Elektrolytlösung geflossen ist.

Die Formel lautet:
\[ m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F} \]

Dabei ist:
- \( m \) die Masse des abgeschiedenen Stoffes (in kg),
- \( M \) die molare Masse des Stoffes (für Zink etwa 65,38 g/mol),
- \( I \) die Stromstärke (in Ampere),
- \( t \) die Zeit (in Sekunden),
- \( n \) die Anzahl der übertragenen Elektronen (für Zink \( n = 2 \)),
- \( F \) die Faraday-Konstante (etwa 96485 C/mol).

Umgestellt nach der Zeit \( t \):
\[ t = \frac{m \cdot n \cdot F}{M \cdot I} \]

Setze die Werte ein:
- \( m = 3 \) kg = 3000 g,
- \( M = 65,38 \) g/mol,
- \( I = 1000 \) A,
- \( n = 2 \),
- \( F = 96485 \) C/mol.

\[ t = \frac{3000 \, \text{g} \cdot 2 \cdot 96485 \, \text{C/mol}}{65,38 \, \text{g/mol} \cdot 1000 \, \text{A}} \]

Berechne den Wert:
\[ t = \frac{3000 \cdot 2 \cdot 96485}{65,38 \cdot 1000} \]
\[ t = \frac{578910000}{65380} \]
\[ t \approx 8855,5 \, \text{Sekunden} \]

Um die Zeit in Stunden umzurechnen:
\[ t \approx \frac{8855,5}{3600} \approx 2,46 \, \text{Stunden} \]

Es dauert also etwa 2,46 Stunden, um 3 kg Zink bei einer Stromstärke von 1000 Ampere abzuscheiden.