Er is algemene overeenstemming dat er zes fundamentele bronnen van elektriciteit zijn. Dit zijn: warmte, licht en wrijving, druk, magnetisme, chemische actie. Van deze, magnetisme is de belangrijkste, veruit het grootste deel van de elektrische productie wereldwijd bij te dragen. Stroomaggregaten, hydro-elektrische of aangewakkerd door steenkool, olie, gas en kernenergie, alle gebruiken magnetisme als de werkelijke manier van opwekking van elektriciteit. Licht, treden bij zonnepanelen, is langzaam steeds belangrijker, maar heeft nog inbreuk te maken grote in commerciële elektriciteitsproductie vanwege de kosten. Elektriciteit die wordt opgewekt direct door warmte, druk en wrijving zijn meestal ofwel zeer klein--de dBµV output van een thermistor wanneer blootgesteld aan hitte, of het even kleine output van een crystal microfoon wanneer onderworpen aan geluidsdruk-- of oncontroleerbare, zoals in het geval van bliksem, veroorzaakt door wrijving. Chemische actie in de vorm van batterijen is zowel de oudste middelen elektrische stroom te produceren, en heeft een grote impact gehad op onze moderne manier van leven.
In 1791 ontdekte Luigi Galvani elektrische activiteit in de zenuwen van de kikkers die hij was ontleden. Hij dacht dat elektriciteit van dierlijke oorsprong was en alleen worden in levende weefsels gevonden kan. Een paar jaar later, in 1800 ontdekte Alessandro Volta dat elektriciteit zou kunnen worden geproduceerd door middel van anorganische middelen. In feite, met behulp van kleine platen van koper en zink en doek spacers gedrenkt in een zure oplossing, bouwde hij een batterij - het eerste apparaat geschikt voor het produceren van elektriciteit. Velen waren snel om te voorspellen dat elektriciteit nooit een nuttig doel zou dienen. Sommigen nog steeds doen. Elektriciteit heeft echter een centrale rol in ons leven vandaag
Terwijl u luistert naar de lessen over scheikunde, afvragen veel studenten waarom het werd ooit uitgevonden, als het echt ooit nodig om het uit te vinden was en als de wereld beter af zonder het zijn zou. De kleine experimenten die volgen zijn bedoeld om het belang van deze studenten in de studie van chemie en elektrische verschijnselen. Deze eenvoudige en (hopelijk) interessante experimenten kan leren van de fundamentele concepten van de elektriciteits- en scheikunde zonder te vragen veel van de student. Veel van deze demonstraties zijn gemakkelijk aangepast aan verschillende configuraties en elk kan zelfstandig of als onderdeel van een volledige curriculum.
POREUZE vaas - een werkelijke poreuze vaas gemaakt voor het doel kan zijn moeilijk te vinden. Het doel ervan is om te voorkomen dat het snel mengen van verschillende oplossingen, terwijl de uitwisseling van ionen toelaat. Voor deze doeleinden kunt u een pot van de terra-cotta (klei) van de soort gebruikt in tuinieren eenvoudig aanpassen door het gat in de bodem met gesmolten wax inpluggen en waardoor het afkoelen. Een ander zelfs zuiniger antwoord ligt bij de bouw van een dam van papier. Zoals blijkt uit figuur 4, de papierrol om te vormen van een cilinder en lijm deze op zijn plaats op de onderkant van de belangrijkste container met behulp van een siliconen lijm zodat vloeistoffen niet voorbij tussen de twee gebieden gedefinieerd door het papier. Een barrière uit slechts één blad zou worden ook permeabele, daarom ten minste drie lagen papier gebruiken bij het bouwen van dit apparaat.
GEDESTILLEERD WATER - gebruik niet-geïoniseerde water in plaats van werkelijke gedestilleerd water. Vele malen water voor huishoudelijk gebruik wordt verkocht is de geïoniseerde in plaats van gedestilleerd water. Zorg ervoor dat het etiket geeft aan "gedestilleerd water" in plaats van "gezuiverd water". Wat is het verschil? Veel stoffen zijn oplosbaar in water en een paar van deze stoffen scheiden in positieve en negatieve ionen in water. Deze zijn over het algemeen samengesteld uit moleculen die Ionische obligaties, hebben terwijl niet-ionogene moleculen intact, alleen in oplossing blijven. Bijvoorbeeld suiker lost gemakkelijk op in water en de suiker moleculen intact blijven als suiker. -Geïoniseerd water kan een willekeurig aantal opgeloste stoffen die niet resulteren in ionen, maar toch aanwezig zijn hebben. Hiernaast kan een slechte kwaliteit watermonster-geïoniseerde bevatten grote hoeveelheden ionen. Aan de andere kant, is gedestilleerd water meestal zeer pure - met alleen werkelijke watermoleculen.
OPLOSSINGEN (belangrijk) - de verdunning van zuren is gevaarlijk. Als water wordt toegevoegd aan een geconcentreerd zuur, kan het exploderen heftig veroorzaakt ernstige verwondingen. Giet nooit water in geconcentreerd zuur. Altijd het zuur aan het water toevoegen. Als u een zuur verdunnen wilt, krijg hulp van uw instructeur. Het gebruik van vruchtensappen en tabel azijn zal zorgen voor alle de zure stevigheid echt nodig in deze experimenten. Alleen in een klasse van de chemie, met goede veiligheidsopleiding en apparatuur en instructeur toezicht, kunnen andere zuren worden gebruikt, indien gewenst. Bij het maken van een oplossing van kopersulfaat of zinksulfaat, wil deze chemicaliën water in plaats van het water toe te voegen aan de chemische stof.
ANDERE voorzorgsmaatregelen (belangrijk) - veel chemicaliën, zelfs huishoudelijke materialen, terwijl niet zeer gevaarlijk kan zijn irriterend voor de huid, ogen en luchtwegen. Laat een van de chemicaliën besproken in deze experimenten te krijgen op uw handen of de huid niet. Zet ze in je mond of eet ze niet. Vermijd inademen van de dampen van deze chemische stoffen. Houd hen niet in flessen of containers die kunnen worden verward met voedsel of drank containers. Laat deze chemische stoffen niet in zo'n plek dat ze zou kunnen verward met voedsel of drank worden (zoals op een teller of de keukentafel of in de koelkast). Nooit eten of drinken in een werkende chemie of elektronisch laboratorium. Chemische stoffen op een afzonderlijke, gecontroleerde plaats vanaf voedsel en buiten het bereik van kinderen bewaren. Label elke container duidelijk met de naam van de inhoud en als een item non-foodproducten.
MATERIALEN:-
-een citroen
-een strip van koper
-een strook van zink
-een voltmeter
-twee kabels met alligator clips
-een thermometer of klok met een LCD-scherm
Rol de citroen stevig met de palm van uw hand op een tafelblad of andere harde ondergrond om te breken een aantal van de kleine zakken van SAP binnen de citroen. Plaats de twee metalen strips diep in de citroen, voorzichtig te zorgen dat de strips niet elkaar raken. Met behulp van de voltmeter, maatregel de spanning die tussen de twee stroken (figuur 3). Het moet ongeveer één volt tonen.
Het zou mooi voor zitten kundig voor verlichten van een gloeilamp met behulp van uw nieuwe citroen aangedreven batterij, maar helaas is het niet sterk genoeg. Als u zou proberen om een gloeilamp met behulp van dit setup, zou de spanning over de strips vallen onmiddellijk op nul. Gezien dit, als je aantonen wilt dat de huidige geproduceerd door deze accu geschikt is voor het aandrijven van iets, probeer met een klein apparaat dat gebruikmaakt van een LCD-scherm. Een klok of een thermometer werkt meestal goed. Een LCD-scherm verbruikt een uiterst kleine hoeveelheid stroom en de batterij van uw citroen vermag adequaat rijden dit type apparaat. Verwijder geen conventionele batterij die in uw klok of thermometer en macht met de batterij van uw citroen. Moet u het apparaat opnieuw normaal functioneert. Als dat niet het geval is, probeer de polariteit van de elektriciteit uit uw citroen batterij verwisselen. U kunt dit systeem gebruiken om aan te tonen dat de batterij energie produceert zelfs als u niet over een voltmeter beschikt.
Hoe werkt deze batterij? De koper (Cu) atomen elektronen aantrekken meer dan de zink (Zn) atomen. Als u een stuk van de koper en een stuk zink met elkaar in contact plaatst, zal veel elektronen van het zink doorgeven aan de koper. Als zij zich op het koper concentreren, verdrijven de elektronen elkaar. Wanneer de kracht van afkeer tussen elektronen en de kracht van aantrekking van elektronen aan de koper worden vereffend, stopt de stroom van elektronen. Helaas is er geen manier om te profiteren van dit gedrag om elektriciteit te produceren omdat de stroom van heffingen bijna onmiddellijk stopt. Aan de andere kant, als je de twee strips in een geleidende oplossing Baden, en ze extern te met een draad verbinden, verstrekken de reacties tussen de elektroden en de oplossing het circuit met kosten voortdurend. Op deze manier het proces dat de elektrische energie produceert blijft en wordt nuttig.
Als een geleidende oplossing kunt u elektrolyt, of het nu een zuur, base of zout oplossing. De citroen-batterij werkt goed omdat het citroensap zuur is. Probeer dezelfde instellingen met andere soorten oplossingen. Zoals u weet wellicht, andere groenten en fruit ook sappen rijk aan ionen bevatten en zijn daarom goede elektrische geleiders. U niet vervolgens beperkt tot het gebruik van citroenen in dit type van batterij, maar kan wel batterijen uit elke soort fruit of groente die u wenst.
Zoals elke batterij heeft dit type accu een beperkte levensduur. De elektroden ondergaan chemische reacties dat blok de stroom van elektriciteit. De elektromotorische kracht vermindert en de batterij stopt met werken. Meestal wat er gebeurt is de productie van waterstof in de koper elektrode en de zink-elektrode verwerft deposito's van stikstofoxiden die als een beveiligingsbarrière tussen het metaal en de elektrolyt fungeren. Dit wordt aangeduid als de elektroden worden gepolariseerd. Om te bereiken een langere levensduur en hogere spanningen en huidige stromen, is het noodzakelijk gebruik van elektrolyten beter geschikt voor het doel. Commerciële batterijen, naast hun normale elektrolyt, bevatten chemicaliën met een affiniteit voor waterstof die met het waterstof combineren voordat het de elektroden polariseren kan
Vragen:
•Citrus vruchten zijn zuur, die helpt hun SAP uit te voeren van elektriciteit. Welke andere groenten en fruit kunt u dat zou werken als batterijen?
•Als u een multimeter hebben, kunt u de huidige geproduceerd door de batterij meten. Vergelijk de effectiviteit van verschillende soorten gevuld. Zie wat er gebeurt als u de afstand tussen de nagels wijzigen.
•Stel zure vruchten altijd beter werken? Meten van de pH (zuurgraad) van het vruchtensap en vergelijk dat met de stroom door de kabels of de helderheid van de lamp.
