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Pilha – Princípio de Funcionamento

Pilha (de Volta) – Princípio de funcionamento
Componentes:
1 barra de zinco
1 barra de cobre
Embebidas ambas numa solução aquosa de ácido sulfúrico.
Reacções que dão origem à tensão entre os eléctrodos da pilha (zinco e cobre):
1. O ácido sulfúrico, em solução aquosa, decompõe-se em iões H2SO4 –> 2H+ + SO42-
2. Os iões de SO42- ao entrarem em contacto com o zinco reagem com ele formando sulfato de zinco (ZnSO4) e perdem 2 electrões (2e-) (oxidação do zinco – barra de zinco vai estreitando pois está a perder átomos que reagem com o SO42-)
3. Os electrões vão-se acumulando na barra de zinco e a certa altura não reagem mais com o SO42- porque, tendo a mesma carga, se repelem
4. Como o eléctrodo (barra) de cobre está neutro, forma-se uma diferença de potencial.
5. Quando ligamos os eléctrodos por um fio, ou por um receptor (exemplo: leitor de mp3), os electrões que estão na barra de zinco, em excesso, deslocam-se para a barra de cobre.
6. Uma vez chegados ao eléctrodo de cobre, atraem os iões H+ (não esquecer que estes iões de hidrogénio formam-se na decomposição do ácido sulfúrico, como vimos em 1.) que os captam formando Hidrogénio (H).

7. Como, entretanto, a quantidade de electrões na barra de zinco diminuiu, os iões de SO42- voltam a atacar a barra de zinco para reagir com ela e assim voltamos ao passo 2. e produzem-se mais electrões, que vão alimentando o circuito. Conclusão: enquanto houver zinco (não esquecer que a barra vai diminuindo devido à sua reacção com o SO42-) temos a pilha a funcionar normalmente a poder alimentar qualquer aparelho que se lhe ligue.
Este tipo de pilha chama-se pilha de Volta, em homenagem ao cientista italiano que a inventou, por volta (lol) de 1800, usando este princípio.
Esta pilha, usando estes componentes, fornece-nos uma d.d.p. de aproximadamente 1,1 V.
Se forem usados outros componentes a d.d.p. será de valor diferente.

Curiosidade:
Veja qual a tensão de uma pilha construída a partir de vários tipos de fruto:

Pilha de Leclanché Neste caso a solução, porque se trata de uma pilha já com aplicação prática, é aquosa de cloreto de amónio (NH4Cl), sendo o ânodo de carvão e o cátodo de zinco, usando-se como despolarizante o dióxido de manganésio (MnO2) que se mistura com carvão triturado. Trata-se, pois, de uma composição mais complexa, como mostra a respectiva equação química. Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4Cl(aq) —–> ZnCl2(aq) + Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O

Veja um filme mostrando o princípo de funcionamento:

Pilha Seca

Mesmo assim, como as pilhas de Leclanché, que referimos anteriormente, levantam grandes problemas de transporte, evido ao facto de serem líquidas no seu interior, melhorou-se tal facto imobilizando o electrólito com uma substância absorvente, como a serradura de madeira, gelatina, gesso, etc., dando origem às nossas tão conhecidas pilhas secas. Nestas o eléctrodo negativo – cátodo – é o próprio invólucro da pilha (em zinco), e o ânodo é de carvão. A d.d.p. gerada por estas pilhas é, como sabemos 1,5V. Veja o esquema.

pilha seca

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