Galvanska celica

Galvanska celica je vir električne energije, princip delovanja pa temelji na kemijskih reakcijah. Večina sodobnih baterij in akumulatorjev sodi pod to opredelitev in spada v obravnavano kategorijo. Fizično galvansko celico sestavljajo prevodne elektrode, potopljene v eno ali dve tekočini( elektroliti).

Splošne informacije

Galvanske celice so razdeljene na primarne in sekundarne glede na sposobnost proizvajanja električnega toka. Obe vrsti se obravnavata kot viri in služita različnim namenom. Prvi povzroči tok med kemično reakcijo, druga pa deluje samo po polnjenju. V nadaljevanju razpravljamo o obeh sortah. Po številu tekočin ločimo dve skupini galvanskih elementov:

1. Živi primer naprav z eno samo tekočino je voltni stolpec( 1800) in element Wollastona, ki ga je Georg Ohm prvotno uporabil pri lastnih raziskavah. Sestavljena je iz bakrenih plošč, ki so bile valjane v votle cilindrične površine: prva je bila vstavljena v drugo. Oba sta zaščitena pred stikom z lesenimi oporniki. Elektrolit je razredčena žveplova kislina. Rezultat je podvojitev delovnih površin. Med reakcijo nastane bakrov sulfat s sproščanjem vodika in oksidira cink. Pri baterijah je ena elektroda običajno premog.
   instagram viewer
   

   Vir električne energije

2. Elementi z dvema tekočinama uporabljata elektrolit s presežkom kisika, da potopita elektrodo, kjer nastane vodik. Posledično pride do kemične reakcije nastajanja vode, kompenzira se in izravnava nestabilnost toka. Prva ideja uporabe virov, predstavljenih leta 1829, Becquerel. Sprva je bila za ločevanje posod, ki je imela dobro poroznost, uporabljena posoda iz slabo pečene gline. Za kompenzacijo sproščanja vodika na bakreni elektrodi je dovoljeno uporabljati modri vitriol.

Volatilnost napajalnikov z eno samo tekočino je opazila ohme, ki razkrivajo nesprejemljivost Wollastonove galvanizacijske celice za poskuse pri preučevanju električne energije. Dinamika procesa je taka, da je v začetnem trenutku časa tok velik in se najprej poveča, nato pa v nekaj urah pade na povprečno vrednost. Sodobne baterije so muhaste.

Zgodovina odkritja kemijske elektrike

O dejstvu, da je leta 1752 galvansko elektriko omenil Johann Georg, je malo znanega. Publikacija Študija izvora prijetnih in neprijetnih čustev, ki jo je izdala berlinska akademija znanosti, je temu pojavu dala povsem pravilno razlago. Izkušnje: srebrne in svinčene plošče so bile na enem koncu povezane, na jezik pa so bile nanesene nasprotne strani z različnih strani. Pri receptorjih opazimo okus železovega sulfata. Bralci so že ugibali, da se opisana metoda testiranja baterij pogosto uporablja v ZSSR.

Razlaga pojava: očitno je, da obstaja nekaj kovinskih delcev, ki dražijo receptorje jezika. Delci se ob stiku oddajajo s posamezno ploščo. Poleg tega se ena kovina raztopi. Pravzaprav obstaja načelo delovanja galvanske celice, kjer cinkova plošča postopoma izgine, kar daje energijo kemičnih vezi električnemu toku. Razlaga je bila narejena pol stoletja pred uradnim poročilom londonskega kraljevega društva Alessandru Volti o odprtju prvega vira energije. Toda, kot se pogosto dogaja z odkritji, na primer elektromagnetnimi interakcijami, je izkušnja splošne znanstvene skupnosti neopažena in ni bila ustrezno preučena.

Dodamo, da se je izkazalo, da je to povezano z nedavno ukinitvijo preganjanja za čarovništvo: le malo se jih je po žalostni izkušnji "čarovnic" odločilo, da preučijo nejasne pojave. Razmere so bile drugačne kot Luigi Galvani, ki je od leta 1775 delal na Oddelku za anatomijo v Bologni. Njegove specializacije so se obravnavale kot dražilci živčnega sistema, vendar zvezda ni pustila pomembne sledi na področju fiziologije.Študent Beccarie je bil aktivno vključen v električno energijo. V drugi polovici leta 1780, kot je razvidno iz spominov znanstvenika( 1791, De Viribus Electricitatis v Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, zvezek 7, str. 363), je bila žaba spet pripravljena( poskusi in potem trajala več let).

Pomembno je omeniti, da je asistent opazil nenavaden pojav, natanko tako kot z odstopanjem igle kompasa od žice z električnim tokom: odkritje so naredili le ljudje, posredno povezani z znanstvenimi raziskavami. Opazovanje je zadevalo trzanje žabjih spodnjih okončin. Med poskusom se je asistent dotaknil notranjega femoralnega živca živali, ki je bila pripravljena, noge so se trzale. V bližini je bil na mizi elektrostatični generator, na napravi je zdrsnila iskra. Luigi Galvani je takoj začel poskusiti ponoviti izkušnjo. Kaj je uspelo. In spet na avto zdrsnila iskro.

Vzporedna povezava z elektriko je nastala, Galvani pa je želel izvedeti, ali bo na žabo na podoben način delovala nevihta. Izkazalo se je, da naravne nesreče nimajo opaznega vpliva.Žabe, ki so jih bakrene kljuke pritrdile na hrbtenjačo do železne ograje, so se trzale ne glede na vremenske razmere. Poskusov ni bilo mogoče izvesti s 100-odstotno ponovljivostjo, atmosfera ni imela vpliva. Zato je Galvani našel množico parov, sestavljenih iz različnih kovin, ki so v stiku med njimi in živcem povzročile trzanje žabjih nog. Danes je pojav pojasnjen z različnimi stopnjami elektronegativnosti materialov. Na primer, znano je, da aluminijastih plošč ni mogoče zakovati z bakrom, kovine tvorijo galvanski par z izrazitimi lastnostmi.

Galvani je pravilno ugotovil, da se oblikuje zaprt električni tokokrog, kar nakazuje, da žaba vsebuje živalsko elektriko, ki se izprazni kot kozarec Leyden. Alessandro Volta pojasnila ni sprejel. Volta je natančno preučil opis poskusov in napovedal razlago, da se tok pojavlja, ko se dve kovini kombinirajo, neposredno ali skozi telesni elektrolit biološkega bitja. Vzrok toka je v materialih, žaba pa je preprost pokazatelj pojava. Ponudba Volta iz pisma, naslovljenega na urednika znanstvene revije:

Vodniki prve vrste( trdne snovi) in druge vrste( tekočine), ko pridejo v stik v neki kombinaciji, ustvarjajo impulz električne energije, danes ni mogoče pojasniti vzrokov pojava. Tok teče v zaprti zanki in izgine, če je prekinjena celovitost tokokroga.

Volts

steber Leptu je uvedel Giovanni Fabroni v seriji odkritij, ki so poročali, da ko sta bili dve galvanizacijski plošči postavljeni v vodo, se je eden začel razpadati. Pojav je torej povezan s kemijskimi procesi. Volta pa je izumila prvi vir energije, ki je dolgo časa služil za proučevanje električne energije. Znanstvenik je nenehno iskal načine za povečanje učinka galvanizirajočih parov, vendar ga ni našel. Med poskusi je nastala zasnova voltičnega stebra:

1. Cink in bakreni krogi so bili vzeti v parih v tesnem stiku drug z drugim.
2. Nastali pari so bili ločeni z mokrimi krogi iz kartona in nameščeni drug na drugega.

Preprosto je uganiti, da smo dobili serijsko povezavo tokovnih virov, ki so se s seštevanjem ojačali učinek( potencialna razlika).Ko se je dotaknila, je nova naprava povzročila zaznavno udarec za človekovo roko. Tako kot eksperimenti z Mushenbruckom z leydensko posodo. Vendar je potreben čas, da se učinek ponovi. Postalo je jasno, da je vir energije kemičnega izvora in se postopoma obnavlja. Toda navajanje na koncept nove električne energije ni bilo enostavno. Voltaični stolpec se je obnašal kot napolnjen kozarček Leyden, toda. ..

Volta organizira dodatni poskus. Vsak od krogov opremi z izolacijskim ročajem, ga nekaj časa spravi v stik, nato odpre in izvede študijo z elektroskopom. Do takrat je Coulombov zakon že postal znan, izkaže se, da se cink pozitivno polni, bakra pa negativno. Prvi material je dal drugemu elektrone. Zaradi tega se cinkova plošča voltnega kolona postopoma uniči. Za proučevanje dela je bila imenovana komisija, ki je predstavila argumente Alessandra.Že takrat je raziskovalec ugotovil, da se sešteva napetost posameznih parov.

Volta je pojasnil, da se brez mokrih krogov med kovinami zasnova obnaša kot dve plošči: baker in cink. Pojavitev se ne pojavi. Volta je našel prvo vrsto elektronegativnosti: cink, svinec, kositer, železo, baker, srebro. In če izključimo vmesne kovine med skrajnostmi, se »gonilna sila« ne spremeni. Volta je ugotovil, da električna energija obstaja, medtem ko se plošče dotikajo: sila ni vidna, vendar se zlahka počuti, zato je res.20. marca 1800 je znanstvenik pisal predsedniku kraljevega londonskega društva Sir Josephu Banksu, ki mu je prvič pristopil Michael Faraday. Angleški raziskovalci

so hitro odkrili, da če se voda spusti na zgornjo ploščo( baker), se sprosti plin na določeni točki v kontaktnem območju. Poskus so izvedli z obeh strani: žice ustreznega vezja so bile zaprte v steklenicah z vodo. Preiskan plin. Izkazalo se je, da je plin vnetljiv, izstopa le z edine strani.Žica je bila opazno oksidirana iz nasprotnega. Ugotovili smo, da je prvi vodik, drugi pojav pa je posledica presežka kisika. Ugotovili smo( 2. maj 1800), da je opazovani proces razgradnja vode pod vplivom električnega toka.

William Crookshank je takoj pokazal, da je mogoče enako storiti tudi z raztopinami kovinskih soli, Wollaston pa je dokončno dokazal identiteto voltnega kolone s statično elektriko. Kot je dejal znanstvenik: ukrep je šibkejši, vendar ima daljše trajanje. Martin Van Marum in Christian Heinrich Pfaff sta od elementa zaračunala leyden kozarec. In profesor Humphrey Davy je ugotovil, da čista voda v tem primeru ne more služiti kot elektrolit. Nasprotno, bolj ko je tekočina sposobna oksidirati cink, boljši je voltni stolpec, kar je popolnoma skladno s Fabronijevimi opažanji.

Acid močno izboljša zmogljivost s pospeševanjem procesa proizvodnje električne energije. Na koncu je Davy ustvaril koherentno teorijo Voltovega stebra. Pojasnil je, da kovine najprej imajo določeno naboje, ko zapirajo kontakte, ki povzročajo element.Če je elektrolit sposoben oksidirati površino darovalca elektrona, se plast osiromašenih atomov postopoma odstrani in razkrije nove plasti, ki lahko proizvajajo elektriko.

Leta 1803 je Ritter sestavil steber izmeničnih krogov srebrne in mokre krpe, prototip prve baterije. Ritter ga je napolnil z voltnim stebrom in opazoval proces razelektritve. Pravilno interpretacijo tega pojava je dal Alessandro Volta. In šele leta 1825 je Auguste de la Reve dokazal, da prenos električne energije v raztopino opravljajo ioni snovi, pri čemer opazujemo nastajanje cinkovega oksida v komori s čisto vodo, ločeno od sosednje membrane. Izjava je pomagala Berzeliusu ustvariti fizični model, v katerem je bil atom elektrolita sestavljen iz dveh nasprotno nabitih polov( ionov), ki so sposobni disociacije. Rezultat je bila vitka slika prenosa električne energije na daljavo.