Galvanisk cell

En galvanisk cell är en källa till elektrisk energi, verksamhetsprincipen är baserad på kemiska reaktioner. De flesta moderna batterier och ackumulatorer omfattas av definitionen och hör till den aktuella kategorin. Den fysiskt galvaniska cellen består av ledande elektroder nedsänkt i en eller två vätskor( elektrolyter).

Allmän information

Galvaniska celler är uppdelade i primär och sekundär i enlighet med förmågan att producera elektrisk ström. Båda arterna anses vara källor och tjäna olika syften. Den första producerar ström under en kemisk reaktion, den andra funktionen endast efter laddning. Nedan diskuteras båda sorterna. Med antalet vätskor särskiljs två grupper av elektropläteringselement:

1. Ett levande exempel på enheter med en enda vätska är volymkolonnen( 1800) och elementet i Wollaston, vilket Georg Ohm ursprungligen använde i sin egen forskning. Den bestod av kopparplattor rullade i ihåliga cylindriska ytor: den första var införd i den andra. Båda är skyddade från kontakt med trästänger. Elektrolyten är utspädd svavelsyra. Resultatet är en fördubbling av arbetsytorna. Under reaktionen bildas kopparsulfat med frisättning av väte och zink oxideras. I batterier är en elektrod vanligtvis kol.
   instagram viewer
   

   Elektricitetskälla

2. Elementen med två vätskor använder en elektrolyt med ett överskott av syre för att fördjupa elektroden, där vätgas bildas. Som ett resultat sker en kemisk reaktion av vattenbildning, instabiliteten hos strömmen kompenseras och jämnas. Den första tanken på att använda källor presenterades 1829, Becquerel. I början användes ett kärl av svagt bakad lera för att separera kärlen, som hade god porositet. För att kompensera för utsläpp av väte på kopparelektroden är det tillåtet att använda blå vitriol.

Volatilitet hos nätaggregat med en enda vätska noteras Ohms, vilket avslöjar oacceptablen hos Wollaston elektroplateringscell för experiment på elstudien. Processens dynamik är sådan att vid det inledande ögonblicket strömmen är stor och först ökar, faller det om några timmar till ett medelvärde. Moderna batterier är löjliga.

Historien om upptäckten av kemisk elektricitet

Little är känd för det faktum att galvanisk elektricitet år 1752 nämndes av Johann Georg. Publikationen Studien av ursprunget till trevliga och obehagliga känslor, som släpptes av Vetenskapsakademins Akademi, gav även fenomenet en helt korrekt tolkning. Erfarenhet: Silver och blyplattor var anslutna i ena änden, medan motsatser från olika sidor applicerades på tungan. Vid receptorerna observeras smaken av järnsulfat. Läsare har redan gissat att den beskrivna metoden för att testa batterier ofta användes i Sovjetunionen.

Förklaring av fenomenet: Det finns tydligen några metallpartiklar som irriterar tungens receptorer. Partiklar emitteras av en enda platta vid kontakt. Dessutom löser en metall upp sig. Faktum är att det finns en princip för drift av en galvanisk cell, där zinkplattan gradvis försvinner, vilket ger energi från kemiska bindningar till en elektrisk ström. Förklaringen gjordes ett halvt sekel före den officiella rapporten till Royal Society of London, Alessandro Volta, vid öppnandet av den första strömkällan. Men som ofta händer med upptäckter, till exempel elektromagnetisk interaktion, gick upplevelsen obemärkt av det allmänna vetenskapssamfundet och har inte studerats ordentligt.

Vi tillägger att detta visade sig vara kopplat till den senaste tiden avskaffandet av förföljelse för häxverk: få har beslutat att studera obskura fenomen efter den ledsna erfarenheten av "häxorna".Situationen var annorlunda med Luigi Galvani, som hade arbetat vid institutionen för anatomi i Bologna sedan 1775.Hans specialiseringar betraktades som irriterande i nervsystemet, men stjärnan lämnade inte ett betydande kännetecken inom fysiologin. En student i Beccaria var aktivt involverad i el. I andra hälften av 1780, som följer av vetenskapsmännenes memoarer( 1791, De Viribus Electricitatis i Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, Volym 7, s. 363), blev grodan återigen förberedd( experiment och varade sedan i många år).

Det är anmärkningsvärt att ett ovanligt fenomen uppmärksammades av assistenten, precis som med kompassnålens avvikelse genom ledningen med elektrisk ström: upptäckten gjordes endast av människor indirekt kopplade till vetenskaplig forskning. Observationen gällde ryckning av grodens underdelar. Under försöket rörde assistenten den inre femorala nerven hos djuret som var förberedt, benen ryckte. I närheten var det en elektrostatisk generator på bordet, en gnista glidde på enheten. Luigi Galvani satte omedelbart försök att upprepa erfarenheten. Vad lyckadesOch igen på bilen glidde en gnista.

En parallellanslutning med el bildades, och Galvani ville få reda på om åskväder skulle fungera på en groda på liknande sätt. Det visade sig att naturkatastrofer inte har någon märkbar inverkan. Grodorna knutna av koppar krokar till ryggmärgen till järnstaket, ryckade oavsett väder. Experimenten kunde inte genomföras med 100 procent repeterbarhet, atmosfären hade ingen inverkan. Som en följd fann Galvani en mängd par av olika metaller, som i kontakt mellan sig och nerven orsakade en rubbning av grodans ben. Idag förklaras fenomenet av olika grader av elektronegativitet av material. Det är till exempel känt att aluminiumplattor inte kan nitas med koppar, metaller utgör ett galvaniskt par med uttalade egenskaper.

Galvani observerade med rätta att en sluten elektrisk krets bildas, vilket tyder på att groden innehåller animalisk el, urladdad som en Leydenburk. Alessandro Volta accepterade inte förklaringen. Efter att ha noggrant studerat beskrivningen av experimenten, utvecklade Volta förklaringen att strömmen uppstår när två metaller kombineras, direkt eller genom kroppens elektrolyt av ett biologiskt varande. Orsaken till strömmen ligger i materialen, och grodan är en enkel indikator på fenomenet. Citat Volta från ett brev till redaktören för en vetenskaplig tidskrift:

Ledare av den första typen( fasta ämnen) och andra slag( vätskor), när de kommer i kontakt i en kombination, genererar en impuls av el, idag är det omöjligt att förklara orsakerna till fenomenet. Strömmen flyter i en sluten slinga och försvinner om kretsens integritet bryts.

Volts

-pelaren Leptu introducerades av Giovanni Fabroni i en rad upptäckter, som rapporterade att när två elektropläteringsplattor placerades i vatten började man bryta ner. Därför är fenomenet relaterat till kemiska processer. Och Volta, under tiden, uppfann den första kraftkällan, som fungerade länge för studier av el. Forskaren ständigt letade efter sätt att förbättra effekten av galvaniserande par, men han hittade den inte. Under experimenten skapades konstruktionen av en voltaisk kolonn:

1. Zink- och kopparkretsar togs i par i nära kontakt med varandra.
2. De resulterande paren separerades av våta cirklar av kartong och placerades ovanpå varandra.

Det är lätt att gissa att vi har en serieanslutning av nuvarande källor, som sammanfattar, förstärkt effekten( potentiell skillnad).När den rörde sig var en ny apparat ett märkbart slag mot en mans hand. Liksom experimenten med Mushenbruck med en leydenburk. Men det tog tid att upprepa effekten. Det blev uppenbart att energikällan är av kemiskt ursprung och gradvis förnyas. Men att bli van vid begreppet ny el var inte lätt. Den voltaiska kolumnen bete sig som en laddad Leyden burk, men. ..

Volta organiserar ett ytterligare experiment. Utrustar varje cirkel med ett isolerande handtag, tar det i kontakt för ett tag och öppnar sedan och genomför en studie med ett elektroskop. Vid den tiden hade Coulombs lag redan blivit känd, det visar sig att zink laddades positivt och koppar negativt. Det första materialet gav elektroner till den andra. Av denna anledning förstörs zinkplattan hos volt-kolonnen gradvis. Att studera arbetet utsåg en kommission, som presenterade Alessandros argument.Även då, genom inferens, fann forskaren att spänningen hos enskilda par är uppbyggd.

Volta förklarade att utan våta cirklar som ligger mellan metaller fungerar strukturen som två plattor: koppar och zink. Förstärkning sker inte. Volta hittade den första raden av elektronegativitet: zink, bly, tenn, järn, koppar, silver. Och om vi utesluter mellanmetaller mellan ytterligheterna, förändras inte "drivkraften".Volta fastställde att el finns när plattorna berör: kraften är inte synlig, men det känns lätt, därför är det sant. Den 20 mars 1800 skrev vetenskapsmannen till presidenten av Royal Society of London, Sir Joseph Banks, som först närmade sig Michael Faraday.

Engelska forskare upptäckte snabbt att om vatten släpptes på den övre plattan( koppar) släpptes gas vid den angivna punkten i kontaktområdet. De gjorde experimentet från båda sidor: ledningarna i en lämplig krets var inneslutna i flaskor med vatten. Gas undersökt. Det visade sig att gasen är brännbar, det står bara ut från den enda sidan. Tråden oxiderades märkbart från motsatt. Det är uppenbart att det första är väte, och det andra fenomenet uppstår på grund av ett överskott av syre. Det fastställdes( 2 maj 1800) att den observerade processen är sönderdelning av vatten under verkan av en elektrisk ström.

William Crookshank visade omedelbart att det var möjligt att göra detsamma med lösningar av metallsalter, och Wollaston visade slutligen identiteten på voltkolonnen till statisk elektricitet. Som forskaren uttryckte det: åtgärden är svagare men har en längre varaktighet. Martin Van Marum och Christian Heinrich Pfaff laddar en leydenburk från ett element. Och professor Humphrey Davy fann att rent vatten inte kan fungera som elektrolyt i detta fall. Tvärtom, desto mer vätskan kan oxidera zink, desto bättre är volymkolonnen, vilket är helt i överensstämmelse med Fabronis observationer.

Acid förbättrar prestanda kraftigt genom att påskynda processen att generera el. I slutändan skapade Davy en sammanhängande teori om Volt-pelaren. Han förklarade att metaller ursprungligen har en viss laddning när man stänger kontakter som orsakar ett element. Om elektrolyten kan oxidera ytan av elektrondonorn, avlägsnas skiktet av utarmade atomer gradvis, vilket avslöjar nya lager som kan producera el.

I 1803 monterade Ritter en pelare av växlande cirklar av silver och våt trasa, en prototyp av det första batteriet. Ritter laddade honom med en voltspelare och såg utflödesprocessen. Den korrekta tolkningen av fenomenet gavs av Alessandro Volta. Och först 1825 bevisade Auguste de la Reve att överföringen av el i en lösning utförs av joner av ett ämne, varvid man observerar bildningen av zinkoxid i en kammare med rent vatten separerat från det angränsande membranet. Uttalandet hjälpte Berzelius att skapa en fysisk modell där en elektrolytatom tycktes bestå av två motsatt laddade poler( joner) som kunde dissociera. Resultatet var en smal bild av överföringen av el över ett avstånd.