galvaaninen kenno on sähköenergian lähde, toimintaperiaate perustuu kemiallisiin reaktioihin. Useimmat nykyaikaiset paristot ja akut kuuluvat määritelmän piiriin ja kuuluvat tarkasteltavaan luokkaan. Fysikaalisesti galvaaninen kenno koostuu johtavista elektrodeista, jotka on upotettu yhteen tai kahteen nesteeseen( elektrolyytteihin).
Yleistä
Galvaaniset solut on jaettu ensisijaiseen ja toissijaiseen sähkövirran tuottamiseen. Molempia lajeja pidetään lähteinä ja ne käyttävät eri tarkoituksia. Ensimmäinen tuottaa virtaa kemiallisen reaktion aikana, toinen toiminto vain latauksen jälkeen. Alla käsitellään molempia lajikkeita. Nesteiden lukumäärällä erotetaan kaksi galvanointielementtien ryhmää:
- Voimakas esimerkki laitteista, joissa on yksi neste, on volttipylväs( 1800) ja Wollastonin osa, jota Georg Ohm käytti alun perin omassa tutkimuksessaan. Se koostui kuparilevyistä, jotka oli rullattu onttoihin sylinterimäisiin pintoihin: ensimmäinen lisättiin toiseen. Molemmat ovat suojattuja kosketuksesta puisia tukia. Elektrolyytti on laimea rikkihappo. Tuloksena on työpintojen kaksinkertaistuminen. Reaktion aikana muodostuu kuparisulfaattia vedyn vapautumisella ja sinkki hapetetaan. Paristoissa yksi elektrodi on yleensä hiili.
Sähkönlähde
- Elementit, joissa on kaksi nestettä, käyttävät elektrolyyttiä, jossa on ylimäärä happea elektrodin upottamiseksi, jolloin muodostuu vetyä.Tämän seurauksena tapahtuu veden muodostumisen kemiallinen reaktio, virran epävakaus kompensoidaan ja tasoitetaan. Ensimmäinen idea vuodelta 1829 esitetyistä lähteistä, Becquerel. Aluksi alusta, joka oli valmistettu heikosti paistetusta savesta, käytettiin erottamaan astiat, joilla oli hyvä huokoisuus. Hapen vapautumisen kompensoimiseksi kuparielektrodiin on sallittua käyttää sinistä vitriolia.
Virtalähteiden haihtuvuus yhdellä nesteellä huomasi ohmia, mikä paljasti Wollastonin elektrolyyttikennon hyväksymättömyyden sähköä tutkiville kokeille. Prosessin dynamiikka on sellainen, että alkuhetkellä virta on suuri ja ensin kasvaa, sitten muutamassa tunnissa se laskee keskiarvoon. Nykyaikaiset paristot ovat kauhistuttavia.
Kemiallisen sähkön löytämisen historia
Tiedetään, että Johann Georg mainitsi vuonna 1752 galvaanisen sähkön. Berliinin tiedeakatemian julkaisema miellyttävien ja epämiellyttävien tunteiden alkuperätutkimus antoi jopa ilmiölle täysin oikean tulkinnan. Kokemus: hopea- ja lyijylevyt kytkettiin yhteen päähän, kun taas kielen vastakohtia eri puolilta. Reseptoreissa havaitaan ferrosulfaatin maku. Lukijat ovat jo arvanneet, että kuvattua akkujen testausmenetelmää käytettiin usein Neuvostoliitossa.
Kemiallinen sähkö
Ilmiön selitys: ilmeisesti on joitakin metallihiukkasia, jotka ärsyttävät kielen reseptoreita. Hiukkasia päästää yksittäinen levy kosketuksessa. Lisäksi yksi metalli liukenee. Itse asiassa on olemassa galvaanisen kennon toiminnan periaate, jossa sinkkilevy häviää vähitellen ja poistaa kemiallisten sidosten energian sähkövirralle. Selitys tehtiin puoli vuosisataa ennen virallista raporttia Lontoon kuninkaalliselle seurakunnalle, Alessandro Volta, ensimmäisen virtalähteen avaamisesta. Mutta kuten usein esiintyy löydösten, esimerkiksi sähkömagneettisen vuorovaikutuksen kanssa, yleinen tiedeyhteisö koki kokemuksen huomiotta ja sitä ei ole tutkittu kunnolla.
Lisäämme, että tämä osoittautui liittyneeksi noituuden vainon lopettamiseen: harvat ovat päättäneet "noitien" surullisen kokemuksen jälkeen tutkia epämääräisiä ilmiöitä.Tilanne oli erilainen kuin Luigi Galvani, joka oli työskennellyt Bolognan anatomian laitoksella vuodesta 1775 lähtien. Hänen erikoisalojaan pidettiin hermoston ärsyttävinä, mutta tähti ei jättänyt merkittävää merkkiä fysiologian alalla. Beccarian opiskelija osallistui aktiivisesti sähköön.1780-luvun jälkipuoliskolla, kuten tiedemiehen muistelmista ilmenee( 1791, De Viribus Electricitatis Motu Muscylaryssä: Commentarii Bononiensi, Volume 7, s. 363), sammakko valmistettiin jälleen( kokeita ja se kesti useita vuosia).
On huomionarvoista, että avustaja havaitsi epätavallista ilmiötä aivan kuten kompassin neulan poikkeama sähkövirralla varustetulla johdolla: löytöjä tekivät vain ihmiset, jotka olivat välillisesti yhteydessä tieteelliseen tutkimukseen. Havainto koski sammakon alaraajojen nykimistä.Kokeen aikana avustaja kosketti valmistettavan eläimen sisempää reiden hermoa, jalat kääntyivät. Lähellä oli pöydällä sähköstaattinen generaattori, kipinä liukui laitteeseen. Luigi Galvani alkoi heti yrittää toistaa kokemusta. Mikä onnistui. Ja jälleen autolla liukastui kipinä.
Luigi Galvanin kokeet
Yhdistettiin sähkön kanssa ja Galvani halusi selvittää, toimiiko ukkonen samankaltaisella sammakolla. Kävi ilmi, että luonnonkatastrofeilla ei ole huomattavaa vaikutusta. Sammakot kiinnittivät kuparihihnat selkäytimeen rauta-aitaukseen, nykäisivät sääolosuhteista riippumatta. Kokeita ei voitu toteuttaa 100-prosenttisella toistettavuudella, ilmakehällä ei ollut vaikutusta. Tämän seurauksena Galvani löysi joukon paria, jotka koostuivat erilaisista metalleista, jotka itsensä ja hermon välisessä kosketuksessa aiheuttivat sammakon jalat. Nykyään ilmiö selittyy materiaalien elektronisoitumisasteella. Esimerkiksi tiedetään, että alumiinilevyjä ei voi niittää kuparilla, metallit muodostavat galvaanisen parin, jolla on selkeät ominaisuudet.
Galvani havaitsi perustellusti, että suljettu sähköpiiri on muodostumassa, mikä viittaa siihen, että sammakko sisältää eläinten sähköä, joka on poistettu Leyden-purkista. Alessandro Volta ei hyväksynyt selitystä.Tutkittuaan huolellisesti kokeiden kuvauksen Volta esitti selityksen, että virta syntyy, kun kaksi metallia yhdistetään suoraan tai kehon elektrolyytin kautta biologiseen olemukseen. Virran syy on materiaaleissa, ja sammakko on yksinkertainen indikaattori ilmiöstä.Volta-lainaus tieteellisen lehden toimittajalle osoitetusta kirjeestä:
Ensiluokkaiset johtimet( kiinteät aineet) ja toisenlaiset( nesteet), kun ne joutuvat kosketukseen jonkin verran yhdistelmää, tuottavat sähkön impulssin, tänään on mahdotonta selittää ilmiön syitä.Virta virtaa suljetussa silmukassa ja häviää, jos piirin eheys on rikki.
Volts
-pylväs Leptu esitteli Giovanni Fabronin joukossa löytöjä, jotka ilmoittivat, että kun kaksi galvanointilevyä asetettiin veteen, yksi alkoi hajota. Siksi ilmiö liittyy kemiallisiin prosesseihin. Samalla Volta keksi ensimmäisen energialähteen, joka palveli pitkään sähkön tutkimista. Tutkija etsii jatkuvasti tapoja parantaa galvanointiparien vaikutusta, mutta hän ei löytänyt sitä.Kokeiden aikana luotiin voltaattisen pylvään suunnittelu:
- Sinkki ja kuparipiirit otettiin pareittain läheisessä kosketuksessa toistensa kanssa.
- Tuloksena olevat parit erotettiin märkillä pyöreillä pahvilla ja sijoitettiin toistensa päälle.
On helppo arvata, että saimme sarjan virtalähteitä, mikä tiivistää tehostusta( potentiaalinen ero).Kun kosketetaan, uusi laite aiheutti tuntuvan iskun miehen kädelle. Kuten Mushenbruckin kokeilut leyden jarilla. Vaikutus toistui kuitenkin jonkin aikaa. Oli selvää, että energialähde on kemiallista alkuperää ja sitä uudistetaan vähitellen. Mutta uuden sähkön käsitteen totuttaminen ei ollut helppoa. Voltaic-sarake käyttäytyi kuin ladattu Leyden-pankki, mutta. ..
Volta -kokeiluVarustaa jokaisen ympyrän eristävällä kahvalla, tuo sen kosketukseen jonkin aikaa, sitten avaa ja suorittaa tutkimuksen elektroskoopilla. Siihen mennessä Coulombin laki oli jo tullut tunnetuksi, että sinkki lataa positiivisesti ja kupari negatiivisesti. Ensimmäinen materiaali antoi elektronit toiselle. Tästä syystä volttikolonnin sinkkilevy tuhoutuu vähitellen. Työn tutkimiseksi nimitettiin komissio, joka esitteli Alessandron väitteet. Silloin tutkija totesi, että yksittäisten parien jännite lasketaan yhteen.
Volta selitti, että ilman märkäympyröitä metallien väliin muotoilu toimii kuin kaksi levyä: kupari ja sinkki. Vahvistusta ei tapahdu. Volta löysi ensimmäisen rivin elektronisoituvuuden: sinkki, lyijy, tina, rauta, kupari, hopea. Ja jos jätämme pois välimarkkinat ääriarvojen välillä, "liikkeelle paneva voima" ei muutu. Volta totesi, että sähkö on olemassa, kun levyt koskettavat: voima ei ole näkyvissä, mutta on helposti tuntuva, joten se on totta.20. maaliskuuta 1800 tiedemies kirjoitti Lontoon Royal Societyin presidentille Sir Joseph Banksille, jolle Michael Faraday aloitti ensimmäisen kerran.
Englanti tutkijat huomasivat nopeasti, että jos vesi putoaa ylemmälle levylle( kupari), kaasu vapautui kosketusalueen määritetyssä kohdassa. He tekivät kokeilun molemmilta puolilta: sopivan piirin johdot suljettiin vesipulloihin. Kaasua tutkittiin. Kävi ilmi, että kaasu on palava, se erottuu vain ainoalta puolelta. Lanka hapetettiin huomattavasti päinvastaisesta. On todettu, että ensimmäinen on vety ja toinen ilmiö johtuu hapen ylimäärästä.Todettiin( 2. toukokuuta 1800), että havaittu prosessi on veden hajoaminen sähkövirran vaikutuksesta.
William Crookshank osoitti heti, että sama oli mahdollista tehdä myös metallisuolojen liuoksilla, ja Wollaston osoitti lopulta voltti-kolonnin identiteetin staattiseen sähköön. Kuten tiedemies esitti: toiminta on heikompi, mutta sillä on pidempi kesto. Martin Van Marum ja Christian Heinrich Pfaff veloittivat leydenpurkin elementistä.Ja professori Humphrey Davy totesi, että puhdas vesi ei voi olla elektrolyyttiä tässä tapauksessa. Päinvastoin, mitä enemmän neste kykenee hapettamaan sinkkiä, sitä parempi on voltipylväs, joka on melko yhdenmukainen Fabronin havaintojen kanssa.
Acid parantaa huomattavasti suorituskykyä nopeuttamalla sähköntuotantoa. Lopulta Davy loi Volt-pilarin johdonmukaisen teorian. Hän selitti, että metalleilla on aluksi tietty maksu, kun se sulkee yhteyksiä, jotka aiheuttavat elementin. Jos elektrolyytti pystyy hapet- tamaan elektronidonorin pinnan, köyhdytettyjen atomien kerros poistetaan vähitellen ja paljastaa uusia kerroksia, jotka pystyvät tuottamaan sähköä.
Vuonna 1803 Ritter kootti ensimmäisen pariston prototyypin hopean ja märkä kankaan vuorottelevien pylväiden pilarin. Ritter veloitti hänet voltipilarilla ja katsoi purkautumisprosessia. Alessandro Volta antoi ilmiön oikean tulkinnan. Ainoastaan vuonna 1825 Auguste de la Reve osoitti, että sähkön siirto liuoksessa tapahtuu aineen ioneilla ja tarkkaillaan sinkkioksidin muodostumista kammiossa, jossa puhdas vesi on erotettu naapurikalvosta. Lausunto auttoi Berzeliusa luomaan fyysisen mallin, jossa elektrolyyttiatomi näytti koostuvan kahdesta vastakkaisesti varautuneesta pylväästä( ionista), jotka kykenevät hajottamaan. Tuloksena oli hoikka kuva sähköstä siirrosta etäisyydellä.
