Cîhana pîlê - beş 1

Xelata Nobelê ya Kîmyayê ya 2019an ji bo pêşxistina sêwirana bataryayên lîtium-ion hat dayîn. Berevajî hin biryarên din ên Komîteya Nobelê, ev yek şaş nebû - berevajî. Pîlên lîtium-îon têlefonên têlefonê, laptopan, amûrên hêzê yên portable û hetta otomobîlên elektrîkê hêz dikin. Sê zanyar, John Goodenough, Stanley Whittingham û Akira Yoshino, bi layiqî dîploma, madalyayên zêr û 9 mîlyon kron ji bo belavkirinê wergirtin. 

Hûn dikarin di jimareyek berê ya çerxa meya kîmyayê de di derbarê mentiqê xelatê de bêtir bixwînin - û gotar bixwe bi ragihandina pêşkêşiyek berfirehtir a pirsgirêka hucre û bataryayê bi dawî bû. Dem dema soza xwe ye.

Pêşîn, ravekek kurt a nerastiyên navan.

link ev yekane çerxa ku voltajê çêdike ye.

Battery ji şaneyên rast ve girêdayî pêk tê. Armanc zêdekirina voltajê, kapasîteyê (enerjiya ku ji pergalê tê kişandin) an jî herduyan zêde dike.

aktîv ew hucreyek an jî pîlê ye ku dema ku bê rijandin dikare ji nû ve were şarj kirin. Ne her çîp xwedî van taybetmendiyan e - pir têne avêtin. Di axiftina rojane de, her du têgehên pêşîn bi gelemperî bi hev re têne bikar anîn (di gotarê de jî weha ye), lê divê mirov hay ji ferqa wan hebe (1).

1. Pîlên ku ji şaneyan pêk tên.

Bataryayên van deh salên dawîn nehatine îcadkirin, dîrokek wan pir dirêjtir e. Dibe ku we berê li ser ezmûnê bihîstibe Galvaniego i Volts di zivirîna sedsalên XNUMX-emîn û XNUMX-an de, ku destpêka karanîna elektrîkê di fîzîk û kîmyayê de destnîşan kir. Lêbelê, dîroka pîlê hîn zûtir dest pê kir. Demek dirêj berê bû…

... demeke dirêj li Bexdayê

Di sala 1936 de arkeologek alman Wilhelm Koenig Li nêzî Bexdayê keştiyek ji axê hat dîtin ku vedigere sedsala XNUMX-an a berî zayînê. Ev vedîtin ne asayî xuya bû, ji ber ku şaristaniya li ser Firat û Dîcleyê bi hezaran salan geş bû.

Lêbelê, naveroka keştiyê nepenî bû: çîlekek sifir a zirav, çîpek hesin, û bermayiyên rezbera xwezayî. Koenig li ser armanca berhemê matmayî ma, heya ku hat bîra wî ku serdana Kolana Zêrîndaran li Bexdayê kir. Sêwiranên bi vî rengî ji hêla esnafên herêmî ve hatine bikar anîn da ku hilberên sifir bi metalên hêja veşêrin. Fikra ku ew pîlê kevnar bû, arkeologên din îqna nekir ku di wê demê de tu delîlên elektrîkê neman.

Ji ber vê yekê (ku jê re tê gotin) gelo ev tiştek rastîn e an çîrokek ji 1001 şevan e? Bila ezmûn biryar bide.

Hûn hewce ne: plakaya sifir, neynûka hesinî û sîrke (bala xwe bidinê ku ev hemû malzemeyên hanê di kevin de dihatin zanîn û berbelav bûn). Resinê biguhezînin da ku keştiyê bê girtin û wekî îzolasyonê bi plastelînê veguherînin.

Ezmûnê di firaxek an fîşekek de bikin, her çend bi karanîna guliyek axê jî tamek rastîn bide testê. Bi karanîna kaxiz, rûberên metalê ji plakê paqij bikin û têlan bi wan ve girêdin.

Pelqa sifir bixin nav gulikê û têxin firaxekê, û neynûkê têxin nav pelikê. Bi plastelînê, plaq û neynûkê rast bikin da ku bi hev re nekevin (2). Sîrkeyê (nêzîkî %5 çareserî) birijînin nav keştiyê û bi multîmetreyekê, voltaja di navbera dawiya têlên bi plakaya sifir û neynûka hesinî ve girêdayî bipîvin. Amûrê saz bikin ku niha DC bipîve. Kîjan ji stûnan "plus" û kîjan "minus" ya çavkaniya voltaja ye?

2. Skeça kopiyek nûjen a bataryayê ji Bexdayê.

Metre 0,5-0,7 V nîşan dide, ev tê vê wateyê ku battera Bexdayê dixebite! Ji kerema xwe bala xwe bidin ku pola erênî ya pergalê sifir e, û pola neyînî hesin e (metre tenê di yek awayê girêdana têlan bi termînalan re nirxek voltaja erênî nîşan dide). Ma gengaz e ku meriv ji kopiyek çêkirî ji bo xebata kêrhatî elektrîkê bistîne? Erê, lê çend modelên din çêbikin û wan bi rêzê ve girêdin da ku voltaja zêde bikin. LED bi qasî 3 volt hewce dike - heke hûn ewqas ji battera xwe bistînin, LED dê ronî bibe.

Pîlê Bexdayê gelek caran ji bo kapasîteya wê ya hêzkirina alavên piçûk hate ceribandin. Ezmûnek weha çend sal berê ji hêla nivîskarên bernameya kult MythBusters ve hate kirin. Mythbusters (ma hûn hîn jî Adem û Jamie bi bîr tînin?) Di heman demê de gihîştin wê encamê ku avahî dikare wekî bataryek kevnar bixebite.

Ango maceraya mirovahiyê ya bi elektrîkê zêdetirî 2 sal berê dest pê kir? Erê û na. Erê, ji ber ku wê demê jî mimkun bû sêwirana dabînkirina hêzê. Na, ji ber ku îcad ne berbelav bû - wê hingê û ji bo gelek sedsalan pê ve tu kesî hewce nedikir.

Têkêlî? Ew hêsan e!

Rûberên lewheyên metal an têlan, aluminyum, hesin, hwd bi tevahî paqij bikin. Nimûneyên du metalên cihêreng têxin nav fêkiyek şîrîn (ku dê herikîna elektrîkê hêsantir bike) da ku ew bi hev re nekevin. Girêdanên multimeter bi dawiya têlên ku ji fêkiyê derdikevin ve girêdin, û voltaja di navbera wan de bixwînin. Cûreyên metalên ku têne bikar anîn (û her weha fêkiyan) biguhezînin û hewl bidin (3).

3. Hucreya fêkî (elektrodên aluminium û sifir).

Di hemû rewşan de girêdan hatin çêkirin. Nirxên voltajên pîvandî li gorî metal û fêkiyên ku ji bo ceribandinê hatine girtin cûda dibin. Tevhevkirina hucreyên fêkî di pîlê de dê bihêle hûn wê bikar bînin da ku hûn amûrên elektronîkî yên piçûk hêzdar bikin (di vê rewşê de, ew hêjmarek piçûk hewce dike, ku hûn dikarin ji sêwirana xwe bistînin).

Dawiyên têlên ku ji fêkiyên zexm derdikevin bi têlan ve girêdin, û van jî, bi dûvikên LED-ê re girêdin. Hema ku we polên batterê bi "termînalên" têkildar ên diodê ve girêda û voltaj ji tixûbek diyar derbas bû, dê diod ronî bibe (diodên rengên cihê voltaja destpêkê ya cihêreng hene, lê divê bi qasî 3 volt bes be ).

Çavkaniyek hêzê ya bi heman rengî balkêş demjimêrek elektronîkî ye - ew dikare ji bo demek dirêj li ser "bataryayek fêkî" bixebite (her çend pir bi modela demjimêrê ve girêdayî ye).

Sebze bi tu awayî ji fêkiyan ne hindik in û di heman demê de dihêle hûn ji wan bataryayê ava bikin. Bo? Çend tirş û mîqdarek guncav ji sifir û alûmînyûmê an têlan hildin (hûn dikarin van bi neynûkên pola biguhezînin, lê hûn ê ji yek girêdanek voltaja kêmtir bistînin). Baterek berhev bikin û gava ku hûn wê bikar bînin da ku hûn çerxa yekbûyî ji qutiya muzîkê hêz bikin, koroya xiyar dê bistirê!

Çima xiyar? Konstantin Ildefons Galchinsky got ku: "Eger xiyar nestirê û di her kêliyê de nebêje, belkî bi daxwaza bihuştê nikare bibîne." Derdikeve holê ku kîmyager dikare tiştên ku helbestvanan jî xeyala wan nekiriye bike.

Pîlê Bivakov

Di rewşek acîl de, hûn dikarin bi xwe batariyek dîzayn bikin û wê bikar bînin da ku LEDek hêzdar bikin. Rast e, ronî wê kêm bibe, lê ji tunebûnê çêtir e.

Hûn ê çi hewce bikin? Bê guman, dîodek, û bi ser de, qalibek qeşayê, têl sifir, û neynûk an pêlên pola (divê metal rûyên wan were paqij kirin da ku herikîna elektrîkê hêsan bike). Têlê perçe perçe bikin û serê xêzik an neynûkê bi yek dawiya perçeyê pêça. Bi vî rengî çend sêwiranên pola-sifir çêbikin (divê 8-10 bes be).

Axê şil birijînin nav qutiyên di qalibê de (hûn dikarin ava xwê jî birijînin, ku dê berxwedana elektrîkê kêm bike). Naha strukturê xwe têxin hundurê valavê: pêdivî ye ku pêçek an neynûk bikeve qulikek, û têla sifir bikeve qulikek din. Yên paşîn bi cîh bikin da ku di heman valahiyê de bi sifir re pola hebe (metal nikaribin bi hev re têkevin têkiliyê). Tevhev rêzek çêdike: pola-sifir-pola-sifir, hwd. Hêmanan bi vî rengî rêz bikin ku kavilên yekem û yên paşîn (tenê yên ku metalên ferdî tê de hene) li kêleka hev bin.

Li vir klîmîk tê.

Yek lingê diodê têxin nav hêlîna yekem a rêzê û ya din jî di ya paşîn de. Dibiriqe?

Ger wusa be, pîroz be (4)! Heke ne, li xeletiyan bigerin. Diodek LED-ê, berevajî ampûlek ronahiyê ya kevneşopî, pêdivî ye ku polarîtek pêwendiyê hebe (hûn dizanin kîjan metal "plus" û kîjan "minus" ya pîlê ye?). Bes e ku meriv lingan berevajiyê erdê têxe lingan. Sedemên din ên têkçûnê voltaja pir nizm (kêmtirîn 3 volt), pêlava vekirî an çerxa kurt a tê de ne.

4. "Battery Erdê" di operasyonê de.

Di rewşa yekem de, hejmara pêkhateyan zêde bikin. Di ya duyemîn de, pêwendiya di navbera metalan de kontrol bikin (her weha erdê li dora wan mor bikin). Di halê sêyem de, pê ewle bin ku dawiya sifir û pola di binê erdê de bi hev re nekevin û ax an jî hawanê ya ku we pê şil kiriye, qulên cîran girênede.

Ezmûna bi "batarya erdê" balkêş e û îspat dike ku elektrîk hema bêje ji tiştekî nayê bidestxistin. Tewra ku hûn ne hewce ne ku avahiyek çêkirî bikar bînin, hûn dikarin her gav betlaneyan bi jêhatîbûnên xwe yên mîna MacGyver-ê (dibe ku tenê ji hêla teknîsyenên payebilind ve têne bîranîn) an jî masterê zindîbûnê bandor bikin.

Hucre çawa dixebitin?

Metalek (elektrod) ku di nav çareseriyek gerîdok (elektrolît) de ye, jê tê barkirin. Mîqdarek herî hindik ji kationan diçe çareseriyê, û elektron di metalê de dimînin. Çend îyonên di çareyekê de û çend elektronên zêde di metalekê de hene bi cureya metal, çareserî, germahî û gelek faktorên din ve girêdayî ye. Ger du metalên cuda di elektrolîtekê de werin binav kirin, ji ber hejmara cûda ya elektronan voltajek di navbera wan de çêdibe. Dema ku elektrod bi têl ve girêdidin, elektronên ji metalek bi hejmareke mezin ji wan (elektroda negatîf, ango anoda şaneyê) dê dest pê bikin ku biherikin nav metalek bi hejmarek ji wan kêmtir (elektroda erênî, katod). Bê guman, dema ku şaneyek tevdigere, pêdivî ye ku hevsengiyek were domandin: kationên metal ên ji anodê diçin nav çareseriyê, û elektronên ku digihîje katodê bi îyonên derdorê re reaksiyonê dikin. Tevahiya dorpêçê ji hêla elektrolîtek ve tê girtin, ku veguheztina îyonan misoger dike. Enerjiya elektronên ku di gîhayê re diherikin dikare ji bo xebata kêrhatî were bikar anîn.