Il est généralement admis qu’il y a six sources de base de l’électricité. Ce sont : chaleur, lumière, frottement, pression, magnétisme et chemical action. Parmi ceux-ci, le magnétisme est la plus importante, contribuant ainsi de loin la plus grande partie de la production électrique mondiale. Groupes électrogènes de puissance, hydroélectrique ou alimenté par charbon, pétrole, gaz ou nucléaire, tous utilisent magnétisme comme les moyens réels de production d’électricité. Lumière, agissant sur les panneaux solaires, gagne lentement l’importance, mais doit encore faire grande percée dans la production commerciale d’électricité en raison de son coût. L’électricité produite directement par la chaleur, pression et friction ont tendance à être soit très faible--la microvolt, sortie d’une thermistance lorsqu’ils sont exposés à la chaleur, ou la tout aussi petite sortie d’un micro crystal lorsqu’ils sont soumis à la pression acoustique--ou incontrôlable, comme dans le cas de foudre, causée par la friction. Action chimique sous forme de piles est les deux plus anciens moyens de production de courant électrique et a eu un grand impact sur notre mode de vie moderne.
En 1791 Luigi Galvani a découvert l’activité électrique dans les nerfs des grenouilles qu’il a été disséqué. Il pensait que l’électricité était d’origine animale et pourrait être trouvée que dans les tissus vivants. Quelques années plus tard, en 1800 Alessandro Volta découvrit qu’électricité pourrait être produite par des moyens inorganiques. En effet, à l’aide de petites feuilles de cuivre et de zinc et chiffon entretoises trempées dans une solution acide, il construisit une batterie - le premier appareil capable de produire de l’électricité. Beaucoup ont été prompts à prédire qu’électricité ne servirait jamais une fin utile. Certains le font encore. Cependant, électricité a un rôle central dans nos vies aujourd'hui
En écoutant les leçons sur la chimie, beaucoup d’étudiants peut-être se demander pourquoi il était jamais inventé, s’il fallait vraiment jamais inventer et si le monde serait mieux sans elle. Les petites expériences qui suivent visent à intéresser ces élèves dans l’étude de la chimie et les phénomènes électriques. Ces simples et (on espère) intéressantes expériences peuvent enseigner les concepts fondamentaux de la chimie et l’électricité sans demander une grande partie de l’étudiant. Beaucoup de ces manifestations sont facilement adaptables aux différentes configurations et chacun peut se faire indépendamment ou dans le cadre d’un programme complet.
VASE poreux - un vase poreux réel fait dans le but peut être difficile à trouver. Son but est de prévenir le mélange rapide des différentes solutions, tout en permettant l’échange d’ions. À ces fins, vous pouvez adapter un pot de terre cuite (argile), du type utilisé en jardinage simplement en branchant le trou dans le fond avec de la cire fondue et laissez-le refroidir. Une autre réponse encore plus économique réside dans la construction d’une barrière de papier. Comme illustré à la figure 4, rouler le papier pour former un cylindre et le coller en place sur le fond du récipient principal en utilisant un adhésif siliconé, tels que les liquides ne peuvent pas passer entre les deux zones définies par le livre. Une barrière de juste une feuille serait trop perméable, donc utilisez au moins trois couches de papier lors de la construction de cet appareil.
EAU distillée - ne pas utiliser de l’eau déminéralisée à la place réelle de l’eau distillée. L’eau plusieurs fois vendue à usage domestique est déminéralisée plutôt que de l’eau distillée. Veillez à ce que l’étiquette indique "eau distillée" plutôt que "l’eau purifiée". Quelle est la différence ? Beaucoup de substances est solubles dans l’eau et quelques uns de ces substances séparent en ions positifs et négatifs dans l’eau. Généralement, elles sont constituées de molécules qui ont des liaisons ioniques, tandis que les molécules non ioniques restent intacts, juste dans la solution. Par exemple, le sucre se dissout facilement dans l’eau et les molécules de sucre restent intactes en sucre. De l’eau déminéralisée peut avoir n’importe quel nombre de substances dissoutes qui n’aboutissent pas à des ions, mais existent néanmoins. Par ailleurs, un échantillon de la mauvaise qualité de l’eau déminéralisée peut contenir des quantités significatives d’ions. En revanche, l’eau distillée est habituellement très pure - contenant des molécules d’eau seule véritable.
SOLUTIONS (IMPORTANT) - la dilution des acides est dangereuse. Si l’eau est ajoutée à un acide concentré, il peut exploser violemment causant des blessures graves. Ne versez jamais de l’eau dans l’acide concentré. Toujours ajouter l’acide à l’eau. Si vous avez besoin d’un acide dilué, obtenir de l’aide de votre instructeur. L’utilisation de jus de fruits et de vinaigre de table permettra à toute la force acide vraiment nécessaire dans ces expériences. Seulement dans une classe de chimie, avec formation de sécurité appropriées et instructeur et équipement de surveillance, autres acides utilisable, si vous le souhaitez. Lorsque vous faites une solution de sulfate de cuivre ou de sulfate de zinc, ajouter ces produits chimiques à l’eau plutôt que d’ajouter de l’eau au produit chimique.
AUTRES précautions (IMPORTANT) - beaucoup de produits chimiques, même les matériaux domestiques, alors que c’est pas extrêmement dangereux peut être irritant pour la peau, des yeux et des voies respiratoires. Ne laissez pas des produits chimiques discutées lors de ces expériences pour obtenir sur vos mains ou de la peau. Ne pas mettre dans la bouche ou les manger. Éviter de respirer les vapeurs de ces produits chimiques. Ne les laissez pas en bouteilles ou en conteneurs qui pourraient être confondus avec les récipients de nourriture ou de boisson. Ne laissez pas ces produits chimiques dans un endroit qu’ils pourraient être confondus avec la nourriture ou de boisson (comme sur une table de cuisine ou d’un comptoir ou au réfrigérateur). Ne jamais manger ou boire dans un travail de chimie ou le laboratoire d’électronique. Stocker les produits chimiques dans un endroit séparé et contrôlé, loin des aliments et hors de portée des enfants. Étiquetez chaque conteneur clairement avec le nom du contenu et comme un élément non alimentaire.
MATÉRIAUX:-
-un citron
-une bande de cuivre
-une bande de zinc
-un voltmètre
-deux câbles avec pinces crocodiles
-un thermomètre ou une horloge avec un écran LCD
Rouler le citron fermement avec la paume de votre main sur une table ou autre surface dure pour casser une partie des petits sacs de jus dans le citron. Insérez les deux bandes métalliques profondément dans le citron, en prenant soin que les bandes ne touchent. En utilisant le voltmètre, mesurez la tension produite entre les deux bandes (figure 3). Il devrait montrer un volt environ.
Il serait agréable de pouvoir allumer une ampoule à l’aide de votre nouveau citron alimenté par batterie, mais malheureusement, il n’est pas assez fort. Si vous deviez tenter d’allumer une ampoule à l’aide de cette configuration, la tension à travers les bandes tomberait immédiatement à zéro. Compte tenu de cela, si vous voulez démontrer que le courant produit par cette batterie est capable d’alimenter quelque chose, essayez avec un petit appareil qui utilise un affichage à cristaux liquides. Une horloge ou un thermomètre fonctionne généralement bien. Un écran LCD consomme une quantité infime de courant et la batterie de votre citron est capable de conduire convenablement ce type de dispositif. Retirez toutes les batteries classiques qui est en votre horloge ou le thermomètre et le pouvoir avec la batterie de votre citron. Vous devriez voir l’appareil recommence à fonctionner normalement. Si ce n’est pas le cas, essayez de changer la polarité de l’électricité de votre batterie de citron. Ce système vous permet de démontrer que la batterie est produire de l’énergie même si vous n’avez pas un voltmètre.
Comment fonctionne cette batterie ? Les atomes de cuivre (Cu) attirent les électrons plus que les atomes de Zinc (Zn). Si vous placez un morceau de cuivre et un morceau de zinc au contact de l’autre, nombreux électrons passera du zinc pour le cuivre. Comme ils se concentrent sur le cuivre, les électrons repoussent mutuellement. Lorsque la force de répulsion entre électrons et la force d’attraction des électrons pour le cuivre deviennent égaux, le flux d’électrons s’arrête. Malheureusement il n’y a aucun moyen de tirer parti de ce comportement pour produire de l’électricité car le flux de charges s’arrête presque immédiatement. En revanche, si vous baignez deux baguettes dans une solution conductrice et reliez-les à l’extérieur avec un fil, les réactions entre les électrodes et la solution fournissent le circuit frais continuellement. De cette manière, le processus qui produit l’énergie électrique continue et devient utile.
Comme solution conductrice, vous pouvez utiliser n’importe quel électrolyte, que ce soit une solution acide, base ou salée. La batterie de citron fonctionne bien parce que le jus de citron est acide. Essayez la même configuration avec d’autres types de solutions. Comme vous le savez peut-être, autres fruits et légumes aussi contenant jus riches en ions et sont donc de bons conducteurs électriques. Vous ne sont pas ensuite, limitée à l’utilisation de citrons dans ce type de batterie, mais pouvez rendre les piles hors de chaque type de fruit ou de légume que vous souhaitez.
Comme toutes les batteries, ce type de batterie a une durée limitée. Les électrodes subissent des réactions chimiques qui bloquent le flux d’électricité. La force électromotrice diminue et la batterie ne fonctionne plus. Habituellement, ce qui se passe est la production d’hydrogène à l’électrode de cuivre et l’électrode de zinc acquiert des dépôts d’oxydes qui agissent comme une barrière entre le métal et l’électrolyte. Ceci est dénommé les électrodes étant polarisés. Pour parvenir à une vie plus longue et des tensions plus élevées et flux actuels, il est nécessaire d’utiliser des électrolytes mieux adaptés à cet effet. Les batteries commerciales, en dehors de leur électrolyte normal, contiennent des produits chimiques avec une affinité pour l’hydrogène qui se combinent avec l’hydrogène avant il peut polariser les électrodes
Questions relatives aux :
•Citrus fruits sont acides, ce qui permet leur jus pour conduire l’électricité. Quels autres fruits et légumes vous pouvez essayer qui travailleraient en batteries ?
•Si vous avez un multimètre, vous pouvez mesurer le courant produit par la batterie. Comparer l’efficacité des différents types de fuits. Voir ce qui se passe lorsque vous modifiez la distance entre les clous.
•Ne fruits acides toujours mieux travaillent ? Mesurer le pH (acidité) du jus de fruit et les comparer avec le courant qui traverse le fils ou la luminosité de l’ampoule.
