Célula galvânica

Uma célula galvânica é uma fonte de energia elétrica, o princípio de operação é baseado em reações químicas. A maioria das baterias e acumuladores modernos se enquadram na definição e pertencem à categoria em consideração. A célula fisicamente galvânica consiste de eletrodos condutores imersos em um ou dois líquidos( eletrólitos).

Informações gerais

As células galvânicas são divididas em primária e secundária de acordo com a capacidade de produzir corrente elétrica. Ambas as espécies são consideradas fontes e servem a diferentes propósitos. Os primeiros produzem corrente durante uma reação química, a segunda função somente após o carregamento. Abaixo, discutimos as duas variedades. Pelo número de líquidos, dois grupos de elementos de galvanização são distinguidos:

1. Um exemplo vívido de dispositivos com um único líquido é a coluna de volt( 1800) e o elemento de Wollaston, que Georg Ohm originalmente usou em sua própria pesquisa. Consistia em chapas de cobre enroladas em superfícies cilíndricas ocas: a primeira foi inserida na segunda. Ambos estão protegidos do contato com suportes de madeira. O eletrólito é ácido sulfúrico diluído. O resultado é uma duplicação das superfícies de trabalho. Durante a reação, o sulfato de cobre é formado com a liberação de hidrogênio e o zinco é oxidado. Nas baterias, um eletrodo é geralmente carvão.
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   Fonte de eletricidade

2. Os elementos com dois líquidos usam um eletrólito com excesso de oxigênio para imergir o eletrodo, onde o hidrogênio é formado. Como resultado, ocorre uma reação química de formação de água, a instabilidade da corrente é compensada e suavizada. A primeira idéia de usar fontes apresentadas em 1829, Becquerel. Inicialmente, um vaso feito de argila fracamente cozida era usado para separar os vasos, que tinham boa porosidade. Para compensar a liberação de hidrogênio no eletrodo de cobre, é permitido o uso de vitríolo azul.

A volatilidade das fontes de alimentação com um único líquido notou Ohms, revelando a inaceitabilidade da célula de galvanoplastia de Wollaston para experimentos no estudo da eletricidade. A dinâmica do processo é tal que, no momento inicial do tempo, a corrente é grande e primeiro aumenta; depois, em poucas horas, ela cai para um valor médio. Baterias modernas são caprichosas.

A história da descoberta da eletricidade química

Pouco se sabe do fato de que em 1752 a eletricidade galvânica foi mencionada por Johann Georg. A publicação O estudo da origem de sentimentos agradáveis ​​e desagradáveis, divulgado pela Academia de Ciências de Berlim, chegou a dar ao fenômeno uma interpretação completamente correta. Experiência: placas de prata e chumbo foram conectadas em uma extremidade, enquanto opostos de lados diferentes foram aplicados à língua. Nos receptores, o sabor do sulfato ferroso é observado. Os leitores já adivinharam, o método descrito de testar baterias foi usado frequentemente na URSS.

Explicação do fenômeno: aparentemente, existem algumas partículas de metal que irritam os receptores da língua. As partículas são emitidas por uma única placa em contato. Além disso, um metal se dissolve. Na verdade, há um princípio de operação de uma célula galvânica, onde a placa de zinco desaparece gradualmente, fornecendo a energia das ligações químicas a uma corrente elétrica. A explicação foi feita meio século antes do relatório oficial para a Sociedade Real de Londres, Alessandro Volta, sobre a abertura da primeira fonte de energia. Mas, como freqüentemente acontece com as descobertas, por exemplo, a interação eletromagnética, a experiência passou despercebida pela comunidade científica geral e não foi estudada adequadamente.

Acrescentamos que isto acabou por ser relacionado com a recente abolição da perseguição por feitiçaria: poucos decidiram, após a triste experiência das "bruxas", estudar fenómenos obscuros. A situação era diferente com Luigi Galvani, que trabalhava no Departamento de Anatomia em Bolonha desde 1775.Suas especializações eram consideradas irritantes do sistema nervoso, mas a estrela não deixou uma marca significativa no campo da fisiologia. Um estudante de Beccaria estava envolvido ativamente na eletricidade. Na segunda metade de 1780, como resulta das memórias do cientista( 1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, volume 7, p. 363), o sapo foi mais uma vez preparado( experimentos e depois durou muitos anos).

É digno de nota que um fenômeno incomum foi percebido pelo assistente, exatamente como com o desvio da agulha da bússola pelo fio com corrente elétrica: a descoberta foi feita apenas por pessoas indiretamente conectadas com a pesquisa científica. A observação dizia respeito ao solavanco dos membros inferiores da rã.No decorrer do experimento, o assistente tocou o nervo femoral interno do animal que estava sendo preparado, as pernas se contraindo. Perto dali, havia um gerador eletrostático na mesa, uma faísca escorregou no aparelho. Luigi Galvani imediatamente começou a tentar repetir a experiência. O que foi bem sucedido? E novamente no carro escorregou uma faísca.

Uma conexão paralela com a eletricidade foi formada, e Galvani queria descobrir se uma tempestade agiria sobre um sapo de maneira semelhante. Descobriu-se que os desastres naturais não têm um impacto perceptível. As rãs presas por ganchos de cobre à medula espinhal até a cerca de ferro, se contorciam, independentemente das condições climáticas. Os experimentos não puderam ser implementados com 100 por cento de repetibilidade, a atmosfera não teve impacto. Como resultado, Galvani encontrou uma série de pares formados por metais diferentes, que, em contato entre eles e o nervo, causavam um tremor nas pernas da rã.Hoje, o fenômeno é explicado por diferentes graus de eletronegatividade dos materiais. Por exemplo, sabe-se que as placas de alumínio não podem ser rebitadas com cobre, os metais formam um par galvânico com propriedades pronunciadas.

Galvani observou corretamente que um circuito elétrico fechado está sendo formado, sugerindo que o sapo contém eletricidade animal, descarregada como um frasco de Leyden. Alessandro Volta não aceitou a explicação. Tendo estudado cuidadosamente a descrição dos experimentos, Volta apresentou a explicação de que a corrente ocorre quando dois metais são combinados, diretamente ou através do eletrólito do corpo de um ser biológico. A causa da corrente está nos materiais, e o sapo é um simples indicador do fenômeno. Cotação Volta de uma carta dirigida ao editor de uma revista científica:

Condutores do primeiro tipo( sólidos) e segundo tipo( líquidos), quando entram em contato em alguma combinação, geram um impulso de eletricidade, hoje é impossível explicar as causas do fenômeno. A corrente flui em um circuito fechado e desaparece se a integridade do circuito for interrompida. O pilar

Volts

Leptu foi introduzido por Giovanni Fabroni em uma série de descobertas, que relataram que quando duas placas de eletrodeposição foram colocadas na água, uma começou a se romper. Portanto, o fenômeno está relacionado a processos químicos. E Volta, entretanto, inventou a primeira fonte de energia, que serviu durante muito tempo para o estudo da eletricidade. O cientista estava constantemente procurando maneiras de aumentar o efeito dos pares de eletrogalvanização, mas ele não o encontrou. Durante os experimentos, o projeto de uma coluna voltaica foi criado:

1. Os círculos de zinco e cobre foram levados aos pares em estreito contato entre si.
2. Os pares resultantes foram separados por círculos molhados de papelão e colocados em cima uns dos outros.

É fácil adivinhar que obtivemos uma conexão em série de fontes de corrente, o que, resumindo, amplificou o efeito( diferença de potencial).Quando tocado, um novo dispositivo causou um golpe perceptível na mão de um homem. Como os experimentos de Mushenbruck com um jarro de leyden. No entanto, demorou para repetir o efeito. Tornou-se óbvio que a fonte de energia é de origem química e está gradualmente sendo renovada. Mas se acostumar com o conceito de nova eletricidade não foi fácil. A coluna voltaica comportou-se como um frasco de Leyden carregado, mas. ..

Volta está organizando uma experiência adicional. Equipa cada um dos círculos com uma alça de isolamento, coloca-a em contato por um tempo, depois abre e conduz um estudo com um eletroscópio. Naquela época, a lei de Coulomb já se tornara conhecida, o zinco cobrava positivamente e o cobre negativamente. O primeiro material deu elétrons ao segundo. Por esta razão, a placa de zinco da coluna de volt é gradualmente destruída. Para estudar o trabalho apontou uma comissão, que apresentou os argumentos de Alessandro. Mesmo assim, por inferência, o pesquisador descobriu que a tensão de pares individuais é adicionada.

Volta explicou que sem círculos molhados colocados entre os metais, o projeto se comporta como duas placas: cobre e zinco. A amplificação não ocorre. Volta encontrou a primeira linha de eletronegatividade: zinco, chumbo, estanho, ferro, cobre, prata. E se excluirmos os metais intermediários entre os extremos, a “força motriz” não muda. Volta estabeleceu que a eletricidade existe enquanto as placas se tocam: a força não é visível, mas é facilmente sentida, portanto, é verdade. Em 20 de março de 1800, o cientista escreveu ao presidente da Royal Society of London, Sir Joseph Banks, que foi abordado por Michael Faraday pela primeira vez.

Pesquisadores ingleses descobriram rapidamente que, se a água caísse na placa superior( cobre), o gás era liberado no ponto especificado na área de contato. Eles fizeram o experimento de ambos os lados: os fios de um circuito adequado foram colocados em frascos de água. Gás investigado. Descobriu-se que o gás é combustível, só se destaca do único lado. O fio estava visivelmente oxidado pelo contrário. Estabelece-se que o primeiro é hidrogênio, e o segundo fenômeno ocorre devido a um excesso de oxigênio. Foi estabelecido( 2 de maio de 1800) que o processo observado é a decomposição da água sob a ação de uma corrente elétrica.

William Crookshank mostrou imediatamente que era possível fazer o mesmo com soluções de sais metálicos, e Wollaston finalmente provou a identidade da coluna de volt com a eletricidade estática. Como o cientista colocou: a ação é mais fraca, mas tem uma duração maior. Martin Van Marum e Christian Heinrich Pfaff cobraram um frasco de leyden de um elemento. E o professor Humphrey Davy descobriu que a água limpa não pode servir como eletrólito nesse caso. Pelo contrário, quanto mais o líquido é capaz de oxidar o zinco, melhor é a coluna de volt, o que é bastante consistente com as observações de Fabroni.Ácido

melhora muito o desempenho, acelerando o processo de geração de eletricidade. No final, Davy criou uma teoria coerente do pilar Volt. Ele explicou que os metais inicialmente possuem uma certa carga, ao fechar os contatos causando um elemento. Se o eletrólito é capaz de oxidar a superfície do doador de elétrons, a camada de átomos empobrecidos é gradualmente removida, revelando novas camadas capazes de produzir eletricidade.

Em 1803, Ritter montou um pilar de círculos alternados de prata e pano molhado, um protótipo da primeira bateria. Ritter carregou-o com um pilar de volt e observou o processo de descarga. A interpretação correta do fenômeno foi dada por Alessandro Volta. E só em 1825, Auguste de la Reve provou que a transferência de eletricidade em uma solução é realizada por íons de uma substância, observando a formação de óxido de zinco em uma câmara com água pura separada da membrana vizinha. A afirmação ajudou Berzelius a criar um modelo físico no qual um átomo de eletrólito parecia ser composto de dois pólos( íons) de carga oposta, capazes de dissociar-se. O resultado foi uma imagem esbelta da transferência de eletricidade a distância.