Galvanisk celle

En galvanisk celle er en kilde til elektrisk energi, operasjonsprinsippet er basert på kjemiske reaksjoner. De fleste moderne batterier og akkumulatorer faller under definisjonen og tilhører kategorien under vurdering. Den fysisk galvaniske cellen består av ledende elektroder nedsenket i en eller to væsker( elektrolytter).

Generell informasjon

Galvaniske celler er delt inn i primær og sekundær i samsvar med evnen til å produsere elektrisk strøm. Begge arter betraktes som kilder og tjener forskjellige formål. Den første produserer strøm under en kjemisk reaksjon, den andre funksjonen bare etter lading. Nedenfor diskuteres begge varianter. Ved antall væsker skilles to grupper av elektroplateringselementer:

1. Et levende eksempel på enheter med en enkelt væske er volt-kolonnen( 1800) og elementet av Wollaston, som Georg Ohm opprinnelig brukte i sin egen forskning. Den besto av kobberplater rullet inn i hul sylindriske flater: den første ble satt inn i den andre. Begge er beskyttet mot kontakt med trestenger. Elektrolytten er fortynnet svovelsyre. Resultatet er en dobling av arbeidsflatene. Under reaksjonen dannes kobbersulfat med frigjøring av hydrogen, og sink oksyderes. I batterier er en elektrode vanligvis kull.
   instagram viewer
   

   Strømkilde

2. Elementene med to væsker bruker en elektrolytt med et overskudd av oksygen for å fordype elektroden der hydrogen dannes. Som et resultat finner en kjemisk reaksjon av vanndannelse sted, ustabiliteten til strømmen kompenseres og utjevnes. Den første ideen om bruk av kilder ble fremført i 1829, Becquerel. I utgangspunktet ble et fartøy laget av svakt bakt leire brukt til å skille fartøyene, som hadde god porøsitet. For å kompensere for frigjøring av hydrogen på kobberelektroden, er det tillatt å bruke blå vitriol.

Volatilitet av strømforsyninger med en enkelt væske lagt merke til Ohm, noe som avslører uakseptabiliteten til Wollaston-elektroplateringscellen for eksperimenter i studiet av elektrisitet. Dynamikken i prosessen er slik at ved begynnelsestidspunktet er strømmen stor og først øker, så om noen timer faller den til en gjennomsnittsverdi. Moderne batterier er lunefull.

Historien om oppdagelsen av kjemisk elektrisitet

Little er kjent med det faktum at galvanisk elektrisitet i 1752 ble nevnt av Johann Georg. Publikasjonen Studien av opprinnelsen til hyggelige og ubehagelige følelser, utgitt av Videnskapsakademiets Akademi, ga selv fenomenet en helt korrekt tolkning. Erfaring: Sølv og blyplater ble koblet i den ene enden, mens motsatser fra forskjellige sider ble påført tungen. Ved reseptorene blir smaken av jernholdig sulfat observert. Leserne har allerede gjettet at den beskrevne metoden for å teste batterier ofte ble brukt i Sovjetunionen.

Forklaring av fenomenet: Det er tilsynelatende noen metallpartikler som irriterer mottakene av tungen. Partikler sendes ut av en enkelt plate ved kontakt. Videre oppløses ett metall. Faktisk er det et prinsipp for drift av en galvanisk celle, hvor sinkplaten gradvis forsvinner, og gir bort energien av kjemiske bindinger til en elektrisk strøm. Forklaringen ble gjort et halvt århundre før den offisielle rapporten til Royal Society of London, Alessandro Volta, ved åpningen av den første strømkilden. Men som ofte skjer med funn, for eksempel elektromagnetisk samhandling, opplevde opplevelsen ubemerket av det generelle vitenskapelige samfunn og har ikke blitt studert på riktig måte.

Vi legger til at dette viste seg å være forbundet med den nylig avskaffelsen av forfølgelse for hekseri: få har besluttet, etter den triste opplevelsen av "hekser", å studere obskure fenomener. Situasjonen var annerledes med Luigi Galvani, som hadde jobbet ved Institutt for anatomi i Bologna siden 1775.Hans spesialiseringer ble ansett som irriterende i nervesystemet, men stjernen la ikke et betydelig merke innen fysiologi. En student av Beccaria var aktivt involvert i elektrisitet. I andre halvdel av 1780, som følger av forskerens memoarer( 1791, De Viribus Electricitatis i Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, Vol. 7, s. 363), ble frøen igjen forberedt( eksperimenter og varede i mange år).

Det er bemerkelsesverdig at et uvanlig fenomen ble lagt merke til av assistenten, akkurat som med kompassnålens avvik ved ledningen med elektrisk strøm: oppdagelsen ble gjort kun av personer indirekte forbundet med vitenskapelig forskning. Observasjonen dreide seg om froskens nedre lemmer. I løpet av forsøket rørte assistenten den indre femorale nerven til dyret som ble tilberedt, beina riflet. I nærheten var det en elektrostatisk generator på bordet, en gnist gled på enheten. Luigi Galvani satte umiddelbart om å prøve å gjenta opplevelsen. Hva lyktes. Og igjen på bilen gled en gnist.

En parallell forbindelse med elektrisitet ble dannet, og Galvani ønsket å finne ut om en tordenvær ville fungere på en frosk på en lignende måte. Det viste seg at naturkatastrofer ikke har en merkbar innvirkning. Froskene festet av kobber kroker til ryggmargen til jern gjerdet, trampet uavhengig av værforhold. Forsøkene kunne ikke implementeres med 100 prosent repeterbarhet, atmosfæren hadde ingen innvirkning. Som et resultat fant Galvani en rekke par av forskjellige metaller, som i kontakt mellom seg selv og nerven forårsaket en kramning av froskens ben. I dag er fenomenet forklart av ulike grader av elektronegativitet av materialer. For eksempel er det kjent at aluminiumplater ikke kan nites med kobber, metallene utgjør et galvanisk par med uttalt egenskaper.

Galvani observerte med rette at en lukket elektrisk krets ble dannet, noe som tyder på at frøen inneholder animalsk elektrisitet, utslippt som en Leyden-krukke. Alessandro Volta aksepterte ikke forklaringen. Etter å ha studert beskrivelsen av forsøkene nøye, forklarte Volta forklaringen av at gjeldende forekommer når to metaller kombineres, direkte eller gjennom kroppens elektrolytt av et biologisk vesen.Årsaken til dagens ligger i materialene, og frosken er en enkel indikator på fenomenet. Sitat Volta fra et brev adressert til redaktør av et vitenskapelig tidsskrift:

Dirigenter av den første typen( faste stoffer) og andre slag( væsker) når de kommer i kontakt i en kombinasjon, gir en impuls av elektrisitet, i dag er det umulig å forklare årsakene til fenomenet. Strømmen flyter i en lukket sløyfe og forsvinner hvis kretsens integritet er ødelagt.

Volts

søyle Leptu ble introdusert av Giovanni Fabroni i en rekke funn, som rapporterte at da to galvaniseringsplater ble plassert i vann, begynte man å bryte ned. Derfor er fenomenet relatert til kjemiske prosesser. Og Volta fant i mellomtiden den første strømkilden, som lenge fungerte for studier av elektrisitet. Vitenskapsmannen var konstant på utkikk etter måter å forbedre effekten av galvaniseringspar, men han fant den ikke. Under forsøkene ble utformingen av en voltaisk kolonne opprettet:

1. Zink- og kobbersirkler ble tatt i par i nær kontakt med hverandre.
2. De resulterende parene ble separert av våte sirkler av papp og plassert ovenpå hverandre.

Det er lett å gjette at vi fikk en serieforbindelse av nåværende kilder, som, oppsummerte, forsterket effekten( potensiell forskjell).Ved berøring forårsaket en ny enhet et merkbart slag mot en manns hånd. Som forsøkene på Mushenbruck med en leyden krukke. Det tok imidlertid tid å gjenta effekten. Det ble tydelig at energikilden er av kjemisk opprinnelse og gradvis fornyes. Men det var ikke lett å bli vant til begrepet ny elektrisitet. Den voltaiske kolonnen oppførte seg som en ladet Leyden-krukke, men. ..

Volta organiserer et ekstra eksperiment. Utstyrer hver sirkel med et isolerende håndtak, bringer det i kontakt en stund, så åpner og gjennomfører en studie med et elektroskop. På den tiden hadde Coulombs lov allerede blitt kjent, det viser seg at sink belastet positivt og kobber negativt. Det første materialet ga elektroner til det andre. Av denne grunn blir sinkplaten til volt-kolonnen gradvis ødelagt. For å studere arbeidet utnevntes en kommisjon, som presenterte Alessandros argumenter. Til og med da, etter avstemming, fant forskeren at spenningen til de enkelte parene ble lagt opp.

Volta forklarte at uten våte sirkler som ligger mellom metaller, oppfører designen seg som to plater: kobber og sink. Forsterkning skjer ikke. Volta fant den første raden av elektronegativitet: sink, bly, tinn, jern, kobber, sølv. Og hvis vi utelukker mellommetaller mellom ekstremer, endres ikke "drivkraften".Volta oppdaget at elektrisitet eksisterer mens platene berører: Kraften er ikke synlig, men det er lett å føle, derfor er det sant. Den 20. mars 1800 skrev forskeren til presidenten for Royal Society of London, Sir Joseph Banks, som først ble nærmet av Michael Faraday.

Engelskforskere oppdaget raskt at hvis vann ble tapt på den øvre platen( kobber), ble gass frigjort på det angitte punktet i kontaktområdet. De gjorde forsøket fra begge sider: ledningene til en egnet krets ble omsluttet i flasker med vann. Gassundersøkelse. Det viste seg at gassen er brennbar, det skiller seg ut bare fra den eneste siden. Ledningen ble merkbart oksidert fra motsatt. Det er fastslått at den første er hydrogen, og det andre fenomenet oppstår på grunn av et overskudd av oksygen. Det ble etablert( 2. mai 1800) at den observerte prosessen er nedbrytning av vann under virkningen av en elektrisk strøm.

William Crookshank viste umiddelbart at det var mulig å gjøre det samme med løsninger av metallsalter, og Wollaston viste til slutt volumkolonnens identitet til statisk elektrisitet. Som forskeren sa det: handlingen er svakere, men har lengre varighet. Martin Van Marum og Christian Heinrich Pfaff belastet en leyden krukke fra et element. Og professor Humphrey Davy fant at rent vann ikke kan tjene som elektrolytt i dette tilfellet. Tvert imot, jo mer væsken er i stand til å oksidere sink, desto bedre er volt-kolonnen, noe som stemmer overens med Fabronis observasjoner.

Acid forbedrer ytelsen betydelig ved å øke prosessen med å generere elektrisitet. Til slutt skapte Davy en sammenhengende teori om Volt-søylen. Han forklarte at metaller i utgangspunktet har en viss ladning, når man lukker kontakter som forårsaker et element. Hvis elektrolytten er i stand til å oksidere overflaten av elektrondonoren, blir laget av utarmede atomer gradvis fjernet, og avslører nye lag som er i stand til å produsere elektrisitet.

I 1803 monterte Ritter en søyle med vekslende sirkler av sølv og våt klut, en prototype av det første batteriet. Ritter belastet ham med en volt-søyle og så på utslippsprosessen. Den riktige tolkningen av fenomenet ble gitt av Alessandro Volta. Og først i 1825 viste Auguste de la Reve at overføring av elektrisitet i en løsning utføres av ioner av et stoff, idet man observerer dannelsen av sinkoksid i et kammer med rent vann separert fra den nærliggende membranen. Erklæringen hjalp Berzelius til å skape en fysisk modell der et elektrolyttom syntes å være sammensatt av to motsatt ladede poler( ioner) som er i stand til å dissociere. Resultatet var et slankt bilde av overføring av elektrisitet over en avstand.