Frukt batterier!

Det är allmänt accepterat att det finns sex grundläggande källor av el. Dessa är: värme, ljus, friktion, tryck, magnetism och kemiska åtgärder. Av dessa magnetism är de viktigaste, bidrar överlägset den största delen av elektriska produktion över hela världen. Generatorer, vattenkraft eller drivna av kol, olja, gas eller kärnkraft, alla använder magnetism som den faktiska medlen för elproduktion. Ljus, agera vid solpaneler, ökar sakta i betydelse, men har ännu att göra stora inbrytningar i kommersiell elproduktion på grund av dess kostnad. El genereras direkt av värme, tryck och friktion tenderar att vara antingen mycket liten--mikrovolt produktion av en termistor när de utsätts för värme, eller lika liten utdata för en kristall mikrofon när de utsätts för ljudtryck-- eller okontrollerbar, som när det gäller blixtar, orsakas av friktion. Kemiska åtgärder i form av batterier är både det äldsta sättet att producera elektrisk ström och har haft en stor inverkan på vårt moderna sätt att leva.

I 1791 upptäckte Luigi Galvani elektrisk aktivitet i nerverna i grodorna som han dissekera. Han trodde att elektricitet var av animaliskt ursprung och fanns bara i levande vävnader. Några år senare, år 1800 upptäckte Alessandro Volta att El kan produceras genom oorganiska medel. I själva verket genom att använda små skivor av koppar och zink och trasa distanser indränkt i en sur lösning, byggde han ett batteri - första apparater kan producera el. Många var snabb att förutsäga att El aldrig skulle tjäna ett användbart syfte. Vissa fortfarande gör. Men har elektricitet en central roll i våra liv idag

Medan du lyssnar på lektioner om kemi, kanske många studenter undrar varför det var någonsin uppfunnits, om det var verkligen någonsin nödvändigt att uppfinna det och om världen skulle vara bättre utan den. De små experiment som följer är avsedda att intresse för dessa studenter att studera kemi och elektriska fenomen. Dessa enkla och (förhoppningsvis) intressant experiment kan lära de grundläggande koncepten i El- och kemi utan att fråga mycket av studenten. Många av dessa demonstrationer är enkelt anpassas till olika konfigurationer och varje kan göras självständigt eller som en del av en fullständig kursplan.

PORÖSA vas - faktiska porösa vas gjord för ändamålet kan vara svårt att hitta. Dess syfte är att förhindra snabb blandning av olika lösningar, samtidigt som tillåter utbyte av joner. För dessa ändamål kan du anpassa en terrakotta (lera) kruka av den typ som används i trädgårdsskötsel helt enkelt genom att plugga hålet i botten med smält vax och låta den svalna. En annan ännu mer ekonomiskt svaret ligger i att bygga en barriär av papper. I figur 4 visas rullpapper för att en cylinder och limma fast den på plats på botten av behållaren med en silikon lim så att vätskor inte kan passera mellan de två områden som definieras av papper. En barriär av bara ett ark skulle vara alltför genomsläppliga, därför använda minst tre lager papper när man bygger den här enheten.

DESTILLERAT vatten - inte Använd avjoniserat vatten i stället för faktiska destillerat vatten. Många gånger vatten säljs för hushållsbruk är avjoniserat snarare än destillerat vatten. Var noga med etiketten anger "destillerat vatten" i stället för "renat vatten". Vad är skillnaden? Många ämnen är lösliga i vatten och några av dessa ämnen separata i positiva och negativa joner i vattnet. Generellt är dessa uppbyggda av molekyler som har Joniska obligationer, medan icke-joniskt molekyler kvar intakt, bara i lösning. Till exempel socker löser sig lätt i vatten och socker molekylerna förbli intakt som socker. Avjoniserat vatten kan ha valfritt antal lösta ämnen som inte resulterar i joner, men finns ändå. Bortsett från detta kan en dålig kvalitet urval av avjoniserat vatten innehålla stora mängder av joner. Å andra sidan, är destillerat vatten oftast mycket ren - som innehåller endast faktiska vattenmolekyler.

LÖSNINGAR (viktigt) - utspädning av syror är farligt. Om vatten tillsätts en koncentrerad syra, kan det explodera våldsamt orsakar svåra skador. Häll aldrig vatten i koncentrerad syra. Alltid lägga till syran till vattnet. Om du behöver späda ut en syra, få hjälp av din instruktör. Användning av fruktjuicer och tabell vinäger kommer att ge alla sura orkar verkligen nödvändigt i dessa experiment. Endast i en kemi klass, med ordentlig säkerhetsutbildning och utrustning och instruktör tillsyn, användas andra syror, om så önskas. När du gör en lösning av kopparsulfat eller zinksulfat, lägga till dessa kemikalier i vatten i stället för att lägga till vatten till kemiska.

ANDRA försiktighetsåtgärder (viktigt) - många kemikalier, även hushåll material, medan inte extremt farliga kan vara irriterande för hud, ögon och andningsorgan. Låt inte någon av de kemikalier som diskuteras i dessa experiment att få på händer eller hud. Lägg dem i munnen eller inte äta dem. Undvik att andas några ångor från dessa kemikalier. Ska inte förvaras i flaskor eller behållare som kan förväxlas med mat eller dryck behållare. Lämna inte dessa kemikalier på ett sådant ställe att de skulle kunna förväxlas med mat eller dryck (som på ett köksbord eller counter eller i kylskåp). Aldrig äta eller dricka i en arbetande kemi eller elektronik laboratorium. Förvara kemikalier i en separat, kontrollerad plats från livsmedel och oåtkomligt för barn. Märk varje behållare tydligt med namn av innehållet och som en icke-mat objekt.

MATERIAL:-

-citron
-en remsa av koppar
-en remsa av zink
-en voltmeter
-två kablar med alligator clips
-en termometer eller klocka med en LCD-display

Rulla citron fast med din handflata på en bordsskiva eller annan hård yta för att bryta upp några av de små säckarna med juice inom citron. Sätt in de två metallband djupt i citron, försiktigt så att remsorna inte röra varandra. Använda voltmetern, Mät spänningen mellan de två remsorna (figur 3). Den bör Visa ungefär en volt.
Det skulle vara trevligt att kunna belysa en glödlampa med din nya citron drivs batteri, men tyvärr är det inte tillräckligt starka. Om du skulle försöka att tända en lampa med denna setup, skulle spänningen över remsorna falla omedelbart till noll. Mot denna bakgrund, om du vill visa att den nuvarande produceras av detta batteri är kapabla att driva något försök med en liten enhet som använder en LCD-display. En klocka eller en termometer fungera brukar bra. En LCD-display förbrukar en extremt liten mängd ström batteriet citron är tillräckligt kör denna typ av anordning. Ta bort alla konventionella batteriet i din klocka eller termometer och makt det med batteriet citron. Du bör se enheten återupptas fungerar normalt. Om inte, prova byta polariteten av el från batteriet citron. Detta system kan du visa att batteriet producerar energi även om du inte har en voltmeter.

Hur fungerar detta batteri? Koppar (Cu) atomerna attrahera elektroner mer än gör zink (Zn) atomerna. Om du placerar en bit koppar och en bit zink i kontakt med varandra, passerar många elektroner från zink till koppar. Som koncentrerar sig på koppar, elektronerna stöta bort varandra. När styrkan av repulsion mellan elektroner och styrkan av dragningen av elektroner till koppar bli utjämnade, stoppar flödet av elektroner. Tyvärr finns det inget sätt att dra nytta av detta beteende att producera el eftersom flödet av avgifter stannar nästan omedelbart. Å andra sidan, om du badar två remsor i en Konduktiv lösning, och ansluta dem externt med en tråd, möblera reaktionerna mellan elektroderna och lösningen kretsen med avgifter kontinuerligt. På detta sätt, den process som producerar elektrisk energi fortsätter och blir användbart.

Som en ledande lösning, kan du använda någon elektrolyt, oavsett om det är en syra, bas eller salt-lösning. Citron batteriet fungerar bra eftersom citronsaft är surt. Prova samma inställningar med andra typer av lösningar. Som ni kanske vet, andra frukter och grönsaker också innehåller juice rik på joner och därför bra elektriska ledare. Du då, är inte begränsad till att använda citroner i denna typ av batteri, men kan göra batterier av varje typ av frukt eller grönsak som du önskar.
Liksom alla batteri har denna typ av batteri en begränsad livslängd. Elektroderna genomgå kemiska reaktioner som blockerar flödet av el. Elektromotorisk kraft minskar och batteriet slutar fungera. Vanligtvis, vad som händer är produktion av vätgas på koppar elektroden och zink elektroden förvärvar insättningar av kväveoxider som fungerar som en barriär mellan metallen och elektrolyten. Detta kallas att elektroderna är polariserad. För att uppnå ett längre liv och högre spänningar och nuvarande flöden, är det nödvändigt att använda elektrolyter bättre lämpade för ändamålet. Kommersiella batterier, förutom deras normala elektrolyt, innehåller kemikalier med en affinitet för vätgas som kombinerar med vätet innan det kan polarisera elektroderna

Frågor:

•Citrus frukter är sura, som hjälper deras juice att leda elektricitet. Vilka andra frukter och grönsaker kan du prova det skulle fungera som batterier?

•Om du har en multimeter, du kan mäta strömmen produceras av batteriet. Jämföra effektiviteten av olika typer av fuits. Se vad som händer när du ändrar avståndet mellan spikarna.

•Använd sura frukter fungerar alltid bättre? Mät pH (surhetsgrad) fruktjuice och jämför det med strömmen genom ledningar eller ljusstyrka av glödlampan.