Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №3230710
А
Аноним
18 мая 2025 20:37 · публичный вопрос
А
Аноним

Уже в первые месяцы войны в тылу врага действовали советские партизанские отряды, мобильные разведывательные группы. Важнейшее средство связи для них — коротковолновая…

Запрос пользователя

Уже в первые месяцы войны в тылу врага действовали советские партизанские отряды, мобильные разведывательные группы. Важнейшее средство связи для них — коротковолновая радиостанция. Для ее работы необходимы независимые от электросети и надежные источники питания. Группой ленинградских ученых во главе с академиком Абрамом Федоровичем Иоффе был разработан «партизанский котелок» — термоэлектрический генератор. Термоэлементы были расположены в утолщенном дне «котелка». Нижняя часть нагревалась теплом костра, верхняя охлаждалась водой. Так создавался перепад температур, необходимый для работы термоэлементов. А.Ф. Иоффе предложил использовать надежные термоэлектрические элементы из константана (сплав меди с никелем) и полупроводника, соединения двух элементов с мольным отношением атомов 1:1. Массовые доли — 34,8% и 65,2%. Какие элементы входили в состав этого полупроводника?

Ответ нейросети
18 мая 2025 20:37

Давайте подробно разберём задачу и постараемся выяснить, какие элементы входили в состав полупроводника, использованного А.Ф. Иоффе в «партизанском котелке».

1. Из условия задачи:

  • В качестве термоэлектрических элементов использовались константан (сплав меди и никеля) и полупроводник.
  • Эти элементы соединены с мольным отношением 1:1 (относительно количества атомов).
  • Массовые доли элементов в состав полупроводника — 34,8% и 65,2%.

2. Что такое константан?

Константан — это сплав, состоящий из меди и никеля. Обычно он содержит:

  • Медь (Cu)
  • Никель (Ni)

Модельный состав константана: примерно 55% меди и 45% никеля по массе, однако точные пропорции могут варьировать. В задаче важен лишь факт, что константан — это сплав меди и никеля.


3. Что нужно найти?

Нужно определить, какие элементы входили в состав полупроводника.


4. Взаимосвязь молярных отношений и состава

  • Сообщается, что соединение — — это два элемента, соединённые в мольном отношении 1:1.
  • Массовые доли в этом полупроводнике: 34,8% и 65,2%.

Значит, масса первого элемента составляет 34,8%, второго — 65,2%.


5. Основа изучения — выбор элементов

Обратимся к типичным полупроводникам, использовавшимся в электронике на начальных этапах и подходящим для термоэлектрической генерации.

К распространённым полупроводникам относятся соединения, основанные на бамфосфоре, баммониде, селениде, теллуриде и др.

Однако, есть особенность: — в задаче речь идет о соединении с массовыми долями 34,8% и 65,2%. Обычно такие составы характерны для соединений с элементами, которые образуют полупроводниковые материалы.


6. Важный аспект — оценка состава по формуле

Пусть у нас есть два элемента — A и B.

Обозначим:

  • Масса элемента A — \(m_A\)
  • Масса элемента B — \(m_B\)

Общий вес — \(m_{total} = 100 \%\).

Массовое содержание:

  • A: 34,8%
  • B: 65,2%

Молярные массы:

  • \(M_A\)
  • \(M_B\)

Молярное отношение с учетом массовых долей:

\[ \frac{n_A}{n_B} = \frac{\frac{m_A}{M_A}}{\frac{m_B}{M_B}} \]

Так как в соединении указано мольное отношение 1:1, то:

\[ \frac{n_A}{n_B} = 1 \]

Тогда:

\[ \frac{\frac{m_A}{M_A}}{\frac{m_B}{M_B}} = 1 \] \[ \frac{m_A}{M_A} = \frac{m_B}{M_B} \]

Подставим известные массы:

\[ \frac{34,8}{M_A} = \frac{65,2}{M_B} \]

Рассчитаем отношение:

\[ \frac{M_A}{M_B} = \frac{34,8}{65,2} \approx 0,534 \]

Итак, по молярной массе отношение:

\[ M_A : M_B \approx 0,534 : 1 \]

или, умножая обе стороны на 1,866 (чтобы получить более удобное число):

\[ M_A : M_B \approx 1 : 1.87 \]

Что примерно близко к соотношению 1:2.


7. Поиск потенциальных элементов

Чтобы определить конкретные элементы, нужно подобрать элементы с относительной молярной массы, приблизительно равной полученному отношению.

Возможные элементы и их молярные массы:

  • Селен (Se): \(M_{\mathrm{Se}} \approx 78\)
  • Теллур (Te): \(M_{\mathrm{Te}} \approx 128\)
  • Медь (Cu): \(M_{Cu} \approx 63.5\)
  • Никель (Ni): \(M_{Ni} \approx 58.7\)

Самый популярный в таких соединениях — теллур и селен. Они широко использовались в термоэлектрике.


8. Проверка вариантов

Рассмотрим возможные пары элементов:

  • Теллур (Te) и никель (Ni):

Молярные массы:

  • Te — 128
  • Ni — 58.7

Отношение:

\[ 128 : 58.7 \approx 2.18 \]

Аналогично, масса по сравнению с молярной массой:

Массовое отношение: 34,8% и 65,2% — что примерно равно отношениям при \(Te:Ni\):

\[ M_{Te} / M_{Ni} \approx 2.18 \]

Что соответствует молярному отношению порядка 1:1, когда учитывается их соотношение по массе.


9. Итоговая версия ответа

Из анализа можно сделать вывод, что в состав полупроводника входили:

  • Теллур (Te) и
  • Никель (Ni).

Это типичный выбор для термоэлектрических полупроводников, особенно для сплавов и соединений, содержащих эти элементы.


Ответ:

В состав полупроводника входили теллур и никель.