किसी भी स्टोरेज सेल का ओपन सर्किट वोल्टेज पूरी तरह से किस पर निर्भर करता है

Question

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B: इसके इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता (शक्ति) पर

Explanation & Concepts:
एक स्टोरेज सेल का ओपन सर्किट वोल्टेज (विद्युत वाहक बल) सक्रिय सामग्रियों के मानक इलेक्ट्रोड विभव, इलेक्ट्रोलाइट में आयनों की रासायनिक सक्रियता और प्रणाली की तापीय ऊर्जा द्वारा निर्धारित होता है। इसलिए, ये सभी कारक अंतिम सेल विभव में योगदान करते हैं।

Working Principle: सेल का विभव नर्नस्ट समीकरण (Nernst Equation) द्वारा नियंत्रित होता है। यह दर्शाता है कि वोल्टेज मानक विभव (रासायनिक घटकों से प्राप्त), अभिक्रिया भागफल (इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता/शक्ति पर निर्भर), और परम तापमान का एक फलन है। इन चरों में से किसी को भी बदलने से गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन बदल जाता है, जिससे टर्मिनल वोल्टेज परिवर्तित हो जाता है।

Key Formulas: $E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$ — नर्नस्ट समीकरण जो वोल्टेज को रसायनों, तापमान और इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता से जोड़ता है

Key Points: रासायनिक घटक इलेक्ट्रोड के मानक विभव ($E^0$) को परिभाषित करते हैं।; इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता (आयन सांद्रता) सीधे अभिक्रिया भागफल ($Q$) को प्रभावित करती है।; तापमान ($RT/nF$) पद के माध्यम से वोल्टेज को प्रभावित करता है, क्योंकि तापीय ऊर्जा आयन गतिशीलता और संतुलन को प्रभावित करती है।; ओपन सर्किट वोल्टेज सेल के आकार या प्लेट के क्षेत्रफल से स्वतंत्र होता है।

Advantages: उच्च तापमान आमतौर पर रासायनिक अभिक्रियाशीलता को बढ़ाता है।; विशिष्ट औद्योगिक अनुप्रयोगों में वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट घनत्व को समायोजित किया जाता है।

Disadvantages: तापमान में उतार-चढ़ाव सक्रिय सामग्रियों के त्वरित क्षरण (degradation) का कारण बन सकते हैं।; अत्यधिक इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता अवांछित पार्श्व अभिक्रियाओं (संक्षारण) का कारण बन सकती है।

Applications: लेड-एसिड बैटरी डिज़ाइन और रखरखाव।; मानक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल्स का अंशांकन (Calibration)।; SOC अनुमान के लिए बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS)।

Additional Info: ओपन सर्किट वोल्टेज (OCV) वह वोल्टेज है जिसे तब मापा जाता है जब बाहरी सर्किट में कोई करंट प्रवाहित नहीं हो रहा होता है।. विकल्प B सही है क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट में आयनों की सक्रियता नर्नस्ट समीकरण में अभिक्रिया भागफल को बदल देती है।

Answer: D सही है — एक सेल का ओपन सर्किट वोल्टेज मौलिक रूप से नर्नस्ट समीकरण द्वारा निर्धारित होता है, जो स्पष्ट रूप से इलेक्ट्रोड की रासायनिक प्रकृति, इलेक्ट्रोलाइट की सक्रियता और तापमान पर निर्भर करता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि यद्यपि OCV इन कारकों पर निर्भर करता है, लोड के तहत टर्मिनल वोल्टेज बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध से और अधिक प्रभावित होता है।

Examoogle · Answer

Option A: इसके रासायनिक घटकों पर

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Option C: इसके तापमान पर

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Option D: उपर्युक्त सभी

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