Cella galvanica

Una cella galvanica è una fonte di energia elettrica, il principio di funzionamento è basato su reazioni chimiche. Le batterie e gli accumulatori più moderni rientrano nella definizione e appartengono alla categoria in esame. La cella fisicamente galvanica è costituita da elettrodi conduttivi immersi in uno o due liquidi( elettroliti).

Informazioni generali

Le celle galvaniche sono suddivise in primario e secondario in base alla capacità di produrre corrente elettrica. Entrambe le specie sono considerate fonti e servono a scopi diversi. La prima produce corrente durante una reazione chimica, la seconda funzione solo dopo la ricarica. Di seguito discutiamo entrambe le varietà.Per il numero di liquidi, si distinguono due gruppi di elementi galvanici:

1. Un vivido esempio di dispositivi con un singolo liquido è la colonna volt( 1800) e l'elemento di Wollaston, che Georg Ohm originariamente usava nella sua ricerca. Consisteva di lastre di rame rotolate in superfici cilindriche vuote: la prima era inserita nella seconda. Entrambi sono protetti dal contatto con montanti in legno. L'elettrolito è acido solforico diluito. Il risultato è un raddoppiamento delle superfici di lavoro. Durante la reazione, il solfato di rame si forma con il rilascio di idrogeno e lo zinco viene ossidato. Nelle batterie, un elettrodo è solitamente carbone.
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   Sorgente di energia elettrica

2. In elementi con due liquidi, un elettrolita con un eccesso di ossigeno viene utilizzato per immergere l'elettrodo, dove si forma l'idrogeno. Di conseguenza, si verifica una reazione chimica di formazione di acqua, l'instabilità della corrente viene compensata e levigata. La prima idea di utilizzare le fonti avanzata nel 1829, Becquerel. Inizialmente, una nave fatta di argilla debolmente cotta veniva usata per separare i vasi, che avevano una buona porosità.Per compensare il rilascio di idrogeno sull'elettrodo di rame, è consentito utilizzare il vetriolo blu.

L'incoerenza degli alimentatori a fluido singolo ha rilevato Ohm, rivelando l'inammissibilità della cella galvanica di Wollaston per esperimenti sullo studio dell'elettricità.La dinamica del processo è tale che al momento iniziale la corrente è grande e prima aumenta, poi in poche ore scende a un valore medio. Le batterie moderne sono capricciose.

La storia della scoperta dell'elettricità chimica

Poco si sa del fatto che nel 1752 l'elettricità galvanica fu menzionata da Johann Georg. La pubblicazione Lo studio dell'origine di sentimenti piacevoli e spiacevoli, pubblicato dall'Accademia delle scienze di Berlino, ha persino fornito al fenomeno un'interpretazione completamente corretta. Esperienza: le piastre d'argento e di piombo erano collegate ad un'estremità, mentre gli opposti da diversi lati venivano applicati alla lingua. Ai recettori si osserva il sapore del solfato ferroso. I lettori hanno già intuito che il metodo descritto per testare le batterie è stato spesso utilizzato nell'URSS.

Spiegazione del fenomeno: a quanto pare, ci sono alcune particelle metalliche che irritano i recettori della lingua. Le particelle vengono emesse da una singola piastra al contatto. Inoltre, un metallo si dissolve. In realtà, esiste un principio di funzionamento di una cella galvanica, in cui la piastra di zinco scompare gradualmente, dando via l'energia dei legami chimici a una corrente elettrica. La spiegazione è stata fatta mezzo secolo prima del rapporto ufficiale alla Royal Society of London, Alessandro Volta, sull'apertura della prima fonte di energia. Ma, come spesso accade con le scoperte, ad esempio l'interazione elettromagnetica, l'esperienza è passata inosservata dalla comunità scientifica generale e non è stata studiata adeguatamente.

Aggiungiamo che questo si è rivelato collegato alla recente abolizione della persecuzione per stregoneria: pochi hanno deciso, dopo la triste esperienza delle "streghe", di studiare fenomeni oscuri. La situazione era diversa con Luigi Galvani, che lavorava presso il Dipartimento di Anatomia a Bologna dal 1775.Le sue specializzazioni erano considerate irritanti del sistema nervoso, ma la stella non ha lasciato un segno significativo nel campo della fisiologia. Uno studente di Beccaria è stato attivamente coinvolto nell'elettricità.Nella seconda metà del 1780, come risulta dalle memorie dello scienziato( 1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, Volume 7, pag 363), la rana fu ancora una volta preparata( gli esperimenti e poi durarono per molti anni).

È interessante notare che l'assistente ha notato un fenomeno insolito, esattamente come la deviazione dell'ago della bussola dal filo con la corrente elettrica: la scoperta è stata fatta solo da persone indirettamente connesse con la ricerca scientifica. L'osservazione riguardava lo strappo degli arti inferiori della rana. Nel corso dell'esperimento, l'assistente ha toccato il nervo femorale interno dell'animale in preparazione, le gambe si sono contratte. Nelle vicinanze, c'era un generatore elettrostatico sul tavolo, una scintilla scivolò sul dispositivo. Luigi Galvani si è subito messo alla prova per ripetere l'esperienza. Cosa è successo. E di nuovo sulla macchina scivolò una scintilla.

Si formò una connessione parallela con l'elettricità, e Galvani volle scoprire se un temporale avrebbe agito su una rana in un modo simile. Si è scoperto che i disastri naturali non hanno un impatto notevole. Le rane attaccate da ganci di rame al midollo spinale alla recinzione di ferro, si contraevano a prescindere dalle condizioni meteorologiche. Gli esperimenti non potevano essere implementati con una ripetibilità del 100%, l'atmosfera non ha avuto un impatto. Di conseguenza, Galvani trovò una miriade di coppie composte da diversi metalli, che, a contatto tra loro e il nervo, causarono uno spasmo delle zampe della rana. Oggi il fenomeno è spiegato da diversi gradi di elettronegatività dei materiali. Ad esempio, è noto che le piastre di alluminio non possono essere rivettate con rame, i metalli costituiscono una coppia galvanica con proprietà pronunciate.

Galvani ha giustamente osservato che si sta formando un circuito elettrico chiuso, suggerendo che la rana contiene elettricità animale, scaricata come un vaso di Leida. Alessandro Volta non ha accettato la spiegazione. Avendo studiato attentamente la descrizione degli esperimenti, Volta ha avanzato la spiegazione che la corrente si verifica quando due metalli sono combinati, direttamente o attraverso l'elettrolito del corpo di un essere biologico. La causa della corrente risiede nei materiali, e la rana è un semplice indicatore del fenomeno. Citazione Volta da una lettera indirizzata all'editore di una rivista scientifica:

I conduttori del primo tipo( solidi) e il secondo tipo( liquidi), quando entrano in contatto in qualche combinazione, generano un impulso di elettricità;La corrente scorre in un circuito chiuso e scompare se l'integrità del circuito è interrotta.

Volt Il pilastro

Leptu è stato introdotto da Giovanni Fabroni in una serie di scoperte, che hanno riferito che quando due placche di elettroplaccatura sono state collocate in acqua, si è iniziato ad abbattere. Pertanto, il fenomeno è legato ai processi chimici. E Volta, nel frattempo, ha inventato la prima fonte di energia, che è servita per molto tempo per lo studio dell'elettricità.Lo scienziato era costantemente alla ricerca di modi per migliorare l'effetto delle coppie galvaniche, ma non lo trovò.Durante gli esperimenti, è stato creato il progetto di una colonna voltaica:

1. I cerchi di zinco e rame sono stati presi a coppie a stretto contatto l'uno con l'altro.
2. Le coppie risultanti sono state separate da cerchi bagnati di cartone e poste l'una sopra l'altra.

È facile intuire che abbiamo ottenuto una connessione in serie di sorgenti di corrente che, sommando, hanno amplificato l'effetto( differenza potenziale).Una volta toccato, un nuovo dispositivo ha causato un colpo percettibile alla mano di un uomo. Come gli esperimenti di Mushenbruck con un vaso di leida. Tuttavia, ci è voluto del tempo per ripetere l'effetto.È diventato ovvio che la fonte di energia è di origine chimica e viene gradualmente rinnovata. Ma abituarsi al concetto di nuova elettricità non è stato facile. La colonna voltaica si comportava come un vaso Leyden carico, ma. .. L'esperimento

Volta sta organizzando un esperimento aggiuntivo. Equipaggia ogni cerchio con una maniglia isolante, lo mette in contatto per un po ', poi apre e conduce uno studio con un elettroscopio. A quel punto, la legge di Coulomb era già diventata nota, si scopre che lo zinco è caricato positivamente e il rame negativamente. Il primo materiale ha dato gli elettroni al secondo. Per questo motivo, la piastra di zinco della colonna volt viene gradualmente distrutta. Per studiare il lavoro nominato una commissione, che ha presentato gli argomenti di Alessandro. Anche allora, per deduzione, il ricercatore ha scoperto che la tensione delle singole coppie viene sommata.

Volta ha spiegato che senza cerchi bagnati tra i metalli, il design si comporta come due piastre: rame e zinco. L'amplificazione non si verifica. Volta ha trovato la prima fila di elettronegatività: zinco, piombo, stagno, ferro, rame, argento. E se escludiamo i metalli intermedi tra gli estremi, la "forza trainante" non cambia. Volta ha stabilito che l'elettricità esiste mentre le lastre toccano: la forza non è visibile, ma si avverte facilmente, quindi è vero. Il 20 marzo 1800, lo scienziato scrisse al presidente della Royal Society di Londra, Sir Joseph Banks, che fu contattato per la prima volta da Michael Faraday. I ricercatori inglesi di

hanno scoperto rapidamente che se l'acqua veniva fatta cadere sulla piastra superiore( rame), il gas veniva rilasciato nel punto specificato nell'area di contatto. Fecero l'esperimento da entrambi i lati: i fili di un circuito adatto erano racchiusi in fiasche d'acqua. Gas investigato. Si è scoperto che il gas è combustibile, si distingue solo dall'unico lato. Il filo è stato notevolmente ossidato dal contrario. Si stabilisce che il primo è l'idrogeno, e il secondo fenomeno si verifica a causa di un eccesso di ossigeno.È stato stabilito( 2 maggio 1800) che il processo osservato è la decomposizione dell'acqua sotto l'azione di una corrente elettrica.

William Crookshank mostrò immediatamente che era possibile fare lo stesso con soluzioni di sali metallici, e Wollaston finalmente dimostrò l'identità della colonna volt sull'elettricità statica. Come dice lo scienziato: l'azione è più debole, ma ha una durata più lunga. Martin Van Marum e Christian Heinrich Pfaff caricarono un vaso di leida da un elemento. E il professor Humphrey Davy ha scoperto che l'acqua pulita non può servire da elettrolita in questo caso. Al contrario, più il liquido è in grado di ossidare lo zinco, migliore è la colonna volt, che è abbastanza coerente con le osservazioni di Fabroni.

Acid migliora notevolmente le prestazioni accelerando il processo di generazione di energia elettrica. Alla fine, Davy ha creato una teoria coerente del pilastro Volt. Ha spiegato che i metalli inizialmente possiedono una certa carica, quando chiudono i contatti causando un elemento. Se l'elettrolita è in grado di ossidare la superficie del donatore di elettroni, lo strato di atomi impoveriti viene gradualmente rimosso, rivelando nuovi strati in grado di produrre elettricità.

Nel 1803, Ritter raccolse un pilastro di cerchi alternati di argento e tela bagnata, un prototipo della prima batteria. Ritter lo caricò di un montante volt e osservò il processo di scarica. La corretta interpretazione del fenomeno è stata data da Alessandro Volta. E solo nel 1825, Auguste de la Reve dimostrò che il trasferimento di elettricità in una soluzione viene effettuato da ioni di una sostanza, osservando la formazione di ossido di zinco in una camera con acqua pura separata dalla membrana adiacente. La dichiarazione aiutò Berzelius a creare un modello fisico in cui un atomo di elettrolita sembrava essere composto da due poli( ioni) opposti che potevano dissociarsi. Il risultato è stato un'immagine snella del trasferimento di elettricità a distanza.