Cellule galvanique

Une cellule galvanique est une source d'énergie électrique, son principe de fonctionnement repose sur des réactions chimiques. La plupart des piles et accumulateurs modernes tombent sous la définition et appartiennent à la catégorie considérée. La cellule physiquement galvanique est constituée d'électrodes conductrices immergées dans un ou deux liquides( électrolytes).

Informations générales Les cellules galvaniques

sont divisées en cellules primaires et secondaires en fonction de leur capacité à produire du courant électrique. Les deux espèces sont considérées comme des sources et servent des objectifs différents. Le premier produit du courant lors d'une réaction chimique, le second ne fonctionne qu'après le chargement. Ci-dessous, nous discutons des deux variétés. Par le nombre de liquides, on distingue deux groupes d’éléments de galvanoplastie:

1. Un exemple frappant d’appareils avec un seul liquide est la colonne volt( 1800) et l’élément de Wollaston, que Georg Ohm a initialement utilisés dans ses propres recherches. Il s’agissait de plaques de cuivre laminées sur des surfaces cylindriques creuses: la première était insérée dans la seconde. Les deux sont protégés du contact avec des entretoises en bois. L'électrolyte est de l'acide sulfurique dilué.Le résultat est un doublement des surfaces de travail. Pendant la réaction, du sulfate de cuivre se forme avec dégagement d'hydrogène et le zinc est oxydé.Dans les batteries, une électrode est généralement du charbon.
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   Source d'électricité

2. Les éléments à deux liquides utilisent un électrolyte avec un excès d'oxygène pour immerger l'électrode dans laquelle de l'hydrogène se forme. Il en résulte une réaction chimique de la formation d'eau, l'instabilité du courant est compensée et lissée. La première idée d'utiliser des sources avancées en 1829, Becquerel. Initialement, un récipient en argile faiblement cuite était utilisé pour séparer les récipients qui présentaient une bonne porosité.Pour compenser le dégagement d'hydrogène sur l'électrode de cuivre, il est possible d'utiliser du vitriol bleu.

La volatilité des alimentations avec un seul liquide a noté Ohms, révélant le caractère inacceptable de la cellule de galvanoplastie de Wollaston pour des expériences d'étude de l'électricité.La dynamique du processus est telle qu’au moment initial, le courant est important et augmente d’abord, puis, au bout de quelques heures, il tombe à une valeur moyenne. Les batteries modernes sont capricieuses.

L'histoire de la découverte de l'électricité chimique

On sait peu de choses sur le fait qu'en 1752, Johann Georg a mentionné l'électricité galvanique. La publication L'étude de l'origine des sentiments agréables et désagréables, publiée par l'Académie des sciences de Berlin, a même donné au phénomène une interprétation tout à fait correcte. Expérience: des plaques d’argent et de plomb étaient reliées à une extrémité, tandis que des opposés de différents côtés étaient appliqués sur la langue. Au niveau des récepteurs, on observe le goût du sulfate ferreux. Les lecteurs ont déjà deviné que la méthode décrite pour tester les batteries était souvent utilisée en URSS.

Explication du phénomène: apparemment, il existe des particules métalliques qui irritent les récepteurs de la langue. Les particules sont émises par une seule plaque lors du contact. De plus, un métal se dissout. En fait, il existe un principe de fonctionnement d'une cellule galvanique, où la plaque de zinc disparaît progressivement, laissant l'énergie des liaisons chimiques à un courant électrique. L'explication a été faite un demi-siècle avant le rapport officiel à la Royal Society of London, Alessandro Volta, sur l'ouverture de la première source d'énergie. Mais, comme cela se produit souvent avec des découvertes, par exemple une interaction électromagnétique, l'expérience est passée inaperçue de la communauté scientifique générale et n'a pas été étudiée correctement.

Nous ajoutons que cela s’est avéré être lié à la récente abolition de la persécution pour sorcellerie: peu de personnes ont décidé, après la triste expérience des "sorcières", d’étudier des phénomènes obscurs. La situation était différente avec Luigi Galvani, qui travaillait au département d’anatomie de Bologne depuis 1775.Ses spécialités étaient considérées comme des irritants du système nerveux, mais l'étoile n'avait pas laissé de marque significative dans le domaine de la physiologie. Un étudiant de Beccaria était activement impliqué dans l'électricité.Dans la seconde moitié de 1780, comme il ressort des mémoires du savant( 1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, volume 7, p. 363), la grenouille fut à nouveau préparée( expériences et ensuite de nombreuses années).

Il est à noter qu'un assistant a remarqué un phénomène inhabituel, exactement comme pour la déviation de l'aiguille de la boussole par le fil électrique: la découverte n'a été faite que par des personnes indirectement liées à la recherche scientifique. L'observation concernait les saccades des membres inférieurs de la grenouille. Au cours de l'expérience, l'assistant a touché le nerf fémoral interne de l'animal en cours de préparation, les jambes tremblantes. A proximité, il y avait un générateur électrostatique sur la table, une étincelle a glissé sur l'appareil. Luigi Galvani a immédiatement tenté de répéter l'expérience. Qu'est-ce qui a réussi? Et encore sur la voiture a glissé une étincelle.

Une connexion parallèle à l'électricité fut établie et Galvani voulait savoir si un orage agirait de la même manière sur une grenouille. Il s'est avéré que les catastrophes naturelles n'ont pas d'impact notable. Les grenouilles attachées par des crochets de cuivre à la colonne vertébrale à la barrière de fer se contractèrent quelles que soient les conditions météorologiques. Les expériences ne pouvaient pas être mises en œuvre avec une répétabilité de 100%, l'atmosphère n'avait pas d'impact. En conséquence, Galvani a trouvé une multitude de paires de métaux différents qui, au contact d’eux-mêmes avec le nerf, ont provoqué une contraction des pattes de la grenouille. Aujourd'hui, le phénomène s'explique par différents degrés d'électronégativité des matériaux. Par exemple, il est connu que les plaques d'aluminium ne peuvent pas être rivetées avec du cuivre, les métaux constituant une paire galvanique aux propriétés prononcées.

Galvani a observé à juste titre qu’un circuit électrique fermé était en train de se former, ce qui suggère que la grenouille contient de l’électricité d'origine animale, déchargée comme une jarre de Leyde. Alessandro Volta n'a pas accepté l'explication. Après avoir étudié avec soin la description des expériences, Volta a avancé l'explication selon laquelle le courant se produit lorsque deux métaux sont combinés, directement ou par le biais de l'électrolyte corporel d'un être biologique. La cause du courant réside dans les matériaux, et la grenouille est un indicateur simple du phénomène. Citation Volta d'une lettre adressée au rédacteur en chef d'une revue scientifique:

Les conducteurs du premier type( solides) et du deuxième type( liquides), lorsqu'ils entrent en contact dans une combinaison quelconque, génèrent une impulsion électrique, il est aujourd'hui impossible d'expliquer les causes du phénomène. Le courant circule en boucle fermée et disparaît si l'intégrité du circuit est brisée.

Volts

pilier Leptu a été introduit par Giovanni Fabroni au cours d'une série de découvertes. Il a indiqué que lorsque deux plaques de galvanoplastie ont été placées dans l'eau, l'une d'entre elles s'est effondrée. Par conséquent, le phénomène est lié aux processus chimiques. Et Volta, de son côté, a inventé la première source d’énergie, qui a longtemps servi à l’étude de l’électricité.Le scientifique était constamment à la recherche de moyens d’améliorer l’effet de la galvanoplastie par paires, mais il ne l’avait pas trouvé.Au cours des expériences, une colonne voltaïque a été conçue:

1. Des cercles de zinc et de cuivre ont été prélevés par paires, en contact étroit les uns avec les autres.
2. Les paires résultantes ont été séparées par des cercles humides de carton et placées les unes sur les autres.

Il est facile de deviner que nous avons obtenu une connexion en série de sources de courant, ce qui, en résumé, amplifie l’effet( différence de potentiel).Lorsqu’il a été touché, un nouveau dispositif a porté un coup perceptible à la main d’un homme. Comme les expériences de Mushenbruck avec un pot de Leyde. Cependant, il a fallu du temps pour répéter l'effet. Il est devenu évident que la source d’énergie est d’origine chimique et se renouvelle progressivement. Mais s’habituer au concept de nouvelle électricité n’était pas facile. La colonne voltaïque se comportait comme une jarre chargée de Leyde, mais. .. Expérience

Volta organise une expérience supplémentaire. Equipe chacun des cercles avec une poignée isolante, le met en contact pendant un moment, puis ouvre et mène une étude avec un électroscope.À ce moment-là, la loi de Coulomb était déjà connue, il s'avère que le zinc est chargé positivement et le cuivre négativement. Le premier matériau donnait des électrons au second. Pour cette raison, la plaque de zinc de la colonne de volts est progressivement détruite. Pour étudier le travail nommé une commission, qui a présenté les arguments de Alessandro. Même alors, par déduction, le chercheur a constaté que la tension de paires individuelles est additionnée.

Volta a expliqué que, sans cercles mouillés entre les métaux, la conception se comporte comme deux plaques: cuivre et zinc. L'amplification ne se produit pas. Volta a trouvé la première ligne d'électronégativité: zinc, plomb, étain, fer, cuivre, argent. Et si nous excluons les métaux intermédiaires entre les extrêmes, la «force motrice» ne change pas. Volta a établi que l'électricité existe pendant que les plaques se touchent: la force n'est pas visible, mais se fait facilement sentir. C'est donc vrai. Le 20 mars 1800, le scientifique écrivit au président de la Royal Society of London, Sir Joseph Banks, qui fut contacté pour la première fois par Michael Faraday. Les chercheurs anglais d'

ont rapidement découvert que si de l'eau tombait sur la plaque supérieure( cuivre), du gaz était libéré au point spécifié dans la zone de contact. Ils ont fait l'expérience des deux côtés: les fils d'un circuit approprié étaient enfermés dans des flacons d'eau. Gas a enquêté.Il s'est avéré que le gaz est combustible, il ne se démarque que du seul côté.Le fil était visiblement oxydé de l’autre. Il est établi que le premier est l'hydrogène et le second phénomène se produit en raison d'un excès d'oxygène. Il a été établi( 2 mai 1800) que le processus observé est la décomposition de l'eau sous l'action d'un courant électrique.

William Crookshank a immédiatement montré qu'il était possible de faire la même chose avec des solutions de sels métalliques, et Wollaston a finalement prouvé l'identité de la colonne volt à l'électricité statique. Comme le dit le scientifique: l'action est plus faible mais dure plus longtemps. Martin Van Marum et Christian Heinrich Pfaff ont chargé un pot de leyde d'un élément. Et le professeur Humphrey Davy a constaté que l’eau propre ne pouvait pas servir d’électrolyte dans ce cas. Au contraire, plus le liquide est capable d'oxyder le zinc, meilleure est la colonne de volts, ce qui est tout à fait conforme aux observations de Fabroni.

Acid améliore considérablement les performances en accélérant le processus de production d'électricité.À la fin, Davy a créé une théorie cohérente du pilier Volt. Il a expliqué que les métaux possèdent initialement une certaine charge lors de la fermeture des contacts provoquant un élément. Si l'électrolyte est capable d'oxyder la surface du donneur d'électrons, la couche d'atomes appauvris est progressivement éliminée, révélant de nouvelles couches capables de produire de l'électricité.

En 1803, Ritter assembla un pilier alternant cercles d'argent et chiffon humide, prototype de la première batterie. Ritter l'a chargé avec un pilier en volt et a surveillé le processus de décharge. La bonne interprétation du phénomène a été donnée par Alessandro Volta. Et ce n’est qu’en 1825, Auguste de la Rêve prouve que le transfert d’électricité dans une solution se fait par des ions d’une substance, observant la formation d’oxyde de zinc dans une chambre contenant de l’eau pure séparée de la membrane voisine. Cette déclaration a aidé Berzelius à créer un modèle physique dans lequel un atome d'électrolyte semblait être composé de deux pôles de charge opposée( ions) capables de se dissocier. Le résultat était une image élancée du transfert d'électricité à distance.