Τα απλά τεχνικά πειράματα είναι πολύ χρήσιμα για να κάνουν με τα παιδιά, αυτό είναι το πέρασμα του χρόνου μαζί, την ενδυνάμωση των δεξιοτήτων και την κατανόηση από τους μικρούς σχεδιαστές, τα βασικά, ότι οι φραντζόλες, όπως στο περίφημο κινούμενο σχέδιο, δεν αναπτύσσονται στα δέντρα.
Αυτή τη φορά, αποφασίσαμε να κάνουμε την απλούστερη πηγή χημικού ρεύματος και να προσπαθήσουμε να την εφαρμόσουμε για κάτι πρακτικό. Μιλώντας για την πρακτική εφαρμογή, αξίζει να υπενθυμίσουμε ότι πριν λίγες γενιές, οι ραδιοερασιτέχνες, για να προμηθεύσουν τους ραδιοφωνικούς δέκτες μπαταριών και τους ενισχυτές τους, προσφέρθηκαν να κατασκευάσουν αρκετούς τύπους γαλβανικών κυψελών ή μπαταριών για ανεξάρτητη παραγωγή. Αυτά είναι τα στοιχεία του Leklanshe και του Popov [1] σελ. 9 ... 18, ή μια μπαταρία μολύβδου-ποτάσας ή αερίου [1], σελ. 22 ... 28. Αρκετά, σχετικά υψηλού ρεύματος στοιχεία συνδέθηκαν με μια μπαταρία πυρακτώσεως (πυρακτώσεως πυρακτώσεως ραδιοκυμάτων), δεκάδες μικρότερα στοιχεία, σε μία μπαταρία ανόδου, η τάση της οποίας μπορούσε να φθάσει τα 60-80 βολτ. Οι μπαταρίες ήταν "υγρές" - με υγρό ηλεκτρολύτη και απαιτούσαν φροντίδα και συντήρηση.
Έτσι γαλβανικό κύτταρο, μερικές λέξεις "πώς;" και "γιατί"; Το ηλεκτρικό ρεύμα εμφανίζεται όταν αλληλεπιδρούν τα μέταλλα Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται μια διαφορετική διαφορά δυναμικού (τάση). Το 1793, ο Alessandro Volta, κατασκευάζοντας ένα γαλβανικό στοιχείο (Volta pole), καθόρισε τη σχετική δραστηριότητα των τότε γνωστών μετάλλων: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. Η "ισχύς" του γαλβανικού κυττάρου αποδείχθηκε ότι ήταν η μεγαλύτερη, όσο πιο μακριά ήταν τα μέταλλα σε αυτή τη σειρά (η σειρά τάσεων).
Αργότερα, για να οργανωθούν τα δεδομένα, το δυναμικό του «ηλεκτροδίου υδρογόνου» λήφθηκε ως μηδενική αναφορά. Μετά τη μέτρηση του δυναμικού των μετάλλων που ζευγαρώθηκαν μαζί του, τα πειραματικά μέταλλα ήταν διατεταγμένα σε μια σειρά. Ο πίνακας που προέκυψε ονομάστηκε "Ηλεκτροχημική σειρά μεταλλικών τάσεων" και στο δωμάτιο χημείας, πρέπει να κρέμεται δίπλα στο περιοδικό σύστημα και στο πορτρέτο του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς.
Μια σειρά μεταλλικών τάσεων είναι ένα χρήσιμο εργαλείο, στην περίπτωσή μας, εμείς, όπως και ο Alessandro Volta, θα γνωρίζουμε - όσο περισσότερο τα μέταλλα διαχωρίζονται το ένα από το άλλο, τόσο μεγαλύτερη ένταση θα επιτευχθεί.
Στα πειράματά μας, όπως και τα κλασικά, χρησιμοποιήσαμε χαλκό και ψευδάργυρο.Όταν οι πλάκες βυθίζονται σε έναν ηλεκτρολύτη, μεταξύ αυτού και της πλάκας ψευδαργύρου, εμφανίζεται μια χημική αντίδραση, ως αποτέλεσμα των οποίων συσσωρεύονται αρνητικά φορτία στην πλάκα και είναι αρνητικά φορτισμένα. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης που λαμβάνει χώρα στο γαλβανικό στοιχείο, το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου διαλύεται βαθμιαία.
Σε ένα ηλεκτρόδιο χαλκού, κατά την λειτουργία ενός γαλβανικού στοιχείου σχηματίζονται μικροσκοπικές φυσαλίδες υδρογόνου που απομονώνουν την επιφάνεια του χαλκού από τον ηλεκτρολύτη. Το φαινόμενο ονομάζεται, σε ένα γαλβανικό κελί είναι επιβλαβές, αγωνίζονται με αυτό. Για να απομακρυνθεί το απελευθερωμένο υδρογόνο, ουσίες που ονομάζονται υδρογόνα εισάγονται στον ηλεκτρολύτη. Στο ρόλο τους είναι συχνά ενώσεις μαγγανίου, θειικού χαλκού. Σε απλά πειράματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπερμαγγανικό κάλιο φαρμακείου.
Τι χρησιμοποιήσαμε για το πείραμα.
Συσκευές και υλικά.
Για τη συναρμολόγηση των γαλβανικών κυψελών, όπως τα ηλεκτρόδια χαλκού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σύρμα, σύρμα, φύλλο. Ο ψευδάργυρος μπορεί να εξαχθεί από ξηρά στοιχεία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν γαλβανισμένα προϊόντα. Αντί του ψευδαργύρου, μπορείτε να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρόδιο από αλουμίνιο ή σίδηρο. Χλωριούχο νάτριο για ηλεκτρολύτη, ένα κομμάτι μαλακού καλωδίου στερέωσης. Σίγουρα χρειάζεστε ένα βολτόμετρο ή ένα πολύμετρο, κόπτες σύρματος, ψαλίδια. Ως δοχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν μη μεταλλικά δοχεία κατάλληλου μεγέθους. Γυαλί, πιο βολικό από τα ελαφριά πλαστικά κύπελλα - είναι πιο βαρύ, πιο σταθερό, πιο δύσκολο να χτυπήσει. Είναι πολύ καλό αν υπάρχει φορτίο χαμηλής τάσης χαμηλής τάσης - απλό ραδιόφωνο, ρολόι χαλαζία κ.λπ.
Συστοιχία καλωδίων και βίδες "υψηλής τάσης".
Γοητευμένος από την απλότητα των λεπτομερειών και τη σχετικά υψηλή τάση που λάβαμε, προσπαθήσαμε να συναρμολογήσουμε μια τέτοια μπαταρία. Ένα "κλασικό" ζευγάρι μετάλλων - χαλκός-ψευδάργυρος - χρησιμοποιείται εδώ. Η ιδέα είναι να χρησιμοποιηθούν γαλβανισμένα συνδετικά στοιχεία ως ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου. Με χαρά. Είναι σαφές ότι ένα τέτοιο στοιχείο δεν έχει σχεδιαστεί για μακροχρόνια λειτουργία - ένα λεπτό στρώμα ψευδαργύρου διαλύεται γρήγορα, ωστόσο αυτό δεν είναι σημαντικό για ένα βραχυπρόθεσμο πείραμα. Αλλά γαλβανισμένες βίδες ή γρανάζια είναι παντού γεμάτα.
Ένα σύρμα χρησιμοποιείται επίσης ως ηλεκτρόδιο χαλκού - επίσης ένα ευρέως διαθέσιμο υλικό, επιπρόσθετα - η πιο βολική εγκατάσταση στοιχείων σε μια μπαταρία - όλα τα στοιχεία συνδέονται σε σειρά - συν ένα προς το μείον του επόμενου. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση αθροίζεται, το ρεύμα παραμένει το ίδιο.
Ας ξεκινήσουμε.
Μετά την επιλογή του απαιτούμενου αριθμού γαλβανισμένων συνδετήρων με το επιθυμητό μήκος, βρήκαμε ένα κατάλληλο σύρμα χαλκού. Αυτό είναι ένα σύρμα περιέλιξης σε μόνωση βερνικιού. Η διάμετρος του σύρματος είναι περίπου 0,5 mm.
Ο πόλος καθαρίζει τη μόνωση του βερνικιού, πολλές φορές, με την προσπάθεια να τραβήξει το σύρμα μέσω ενός διπλού διπλωμένου δέρματος λείανσης μεσαίου μεγέθους.
Στη συνέχεια, ετοιμάζει ένα ζεύγος ηλεκτροδίων - κάτω από το κεφάλι μιας βίδας με αυτοεξόλληση, περιτυλίγει σφιχτά δύο ή τρεις στροφές σύρματος και κόβει την περίσσεια.
Συστοιχία μπαταριών - ένα δοχείο χρησιμοποιήθηκε ως δοχείο για την κατάψυξη του πάγου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κελιά από κουτιά γλυκά, ωστόσο, είναι πιο λεπτές. Αφού τοποθετήσουμε τα ηλεκτρόδια στους τοίχους μεταξύ των κυψελών, γεμίζουμε τα δοχεία με ηλεκτρολύτη. Χρησιμοποιήσαμε μια λύση από επιτραπέζιο αλάτι - μια κουταλιά της σούπας με μια ολίσθηση από 0,5 λίτρα ζεστού νερού. Για την πλήρωση είναι πολύ βολικό να χρησιμοποιείτε ιατρική σύριγγα.
Βρήκαμε μερικές άλλες βίδες για τα ηλεκτρόδια και προσθέσαμε στοιχεία στην μπαταρία, αυτό πήραμε. Η τάση σε φορτίο υψηλής αντίστασης (αντίσταση εισόδου ενός ψηφιακού βολτόμετρου) είναι σημαντική, αλλά σε οποιοδήποτε φορτίο, όσο και αν είναι αισθητό, μειώνεται σημαντικά.
Προσπαθήστε να το κάνετε παρόμοια γαλβανικά κύτταρα (μπαταρία) με μεγαλύτερα ηλεκτρόδια.
Ως δοχείο χρησιμοποιήσαμε ένα βάζο μισού λίτρου (δύο), πλάκες μιας σημαντικής επιφάνειας θα το χωρέσουν. Ως ηλεκτρόδια, παίρναμε λεπτό φύλλο χαλκού και ψευδάργυρο - τα υπολείμματα γυαλιού από εργοστασιακό "ξηρό" στοιχείο, αποσυναρμολογημένα κατά την παραγωγή γραφίτη για πυρίμαχη επίστρωση.
Καθαρίσαμε τα απομεινάρια των αποξηραμένων κρυσταλλικών αλάτων με μια συρμάτινη βούρτσα και κόψαμε δύο πλάκες με περίπου ψαλίδι περίπου με την ίδια περιοχή. Από φύλλο χαλκού, κόψτε δύο ταιριάζοντας λωρίδες. Επίσης με ψαλίδι. Πήραμε δύο ζεύγη ηλεκτροδίων, τα οποία εξοπλίσαμε τα στοιχεία μας, χωρίς περαιτέρω πικρία, κάμνοντας τις άκρες τους στο λαιμό του δοχείου.
Σε ένα μεγαλύτερο δοχείο, ετοιμάσαμε έναν ηλεκτρολύτη - χλωριούχο νάτριο, διαλυμένο σε ζεστό νερό, η συγκέντρωση είναι ίδια και τα παρασκευασμένα στοιχεία χύνεται.
Συνδέσαμε τα δύο στοιχεία σε σειρά, χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι του καλωδίου στερέωσης και δύο κλιπ κροκοδείλου. Έτσι, ωραία, η τάση της μπαταρίας είναι κοντά στο τυπικό "δάκτυλο", προσπαθήστε να το χρησιμοποιήσετε. Ένα στοιχείο με τάση 1.5 V χρησιμοποιείται σε ένα ηλεκτρομηχανικό ρολόι, επιπλέον, η τρέχουσα κατανάλωση του ρολογιού είναι πολύ μικρή και η μπαταρία μας θα είναι σε θέση να την υπερνικήσει.
Αφαιρέσαμε την κανονική μπαταρία από το ρολόι και συνδέσαμε στα τερματικά ένα κομμάτι του καλωδίου στερέωσης. Παρατηρώντας την πολικότητα (πλάκα χαλκού - "+", ψευδάργυρος - "-"), συνδέσαμε το ρολόι μας σε μια αυτοσχέδια μπαταρία, voila! Το ρολόι λειτουργεί, η τάση "βυθίζεται" στα 1,3 V. Το ρολόι λειτούργησε τέλεια για αρκετές ώρες, μέχρι όλοι μας καυχηθήκαμε (εντούτοις ένας μάγος!) Τότε κουραζόμασταν.
Στο κομμάτι.
Η εσωτερική σύσταση οποιουδήποτε παιδιού είναι τέτοια ώστε η προσοχή σε ένα θέμα, είναι σε θέση να εστιάσει όχι περισσότερο από 15 ... 20 λεπτά, και όλες οι τάξεις με τα παιδιά πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να χωρούν εκείνη την εποχή, ή εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών τάξεων, διαφορετικά και οι δύο θα βασανιστούν.
Ως φορτίο, είναι καλύτερο να το εφαρμόζετε είτε είναι κινούμενο είτε φωτεινό - οι αριθμοί στο βολτόμετρο εντυπωσιάζουν το μυαλό, αλλά όχι την καρδιά. Εκτός από τα ρολόγια και τους αριθμομηχανές, θα προκαλέσει σίγουρα θαυμασμό, το έργο από μια οικιακή μπαταρία ενός μικρού ραδιοφωνικού δέκτη (ως επιλογή - ένα σπίτι)!
Για μακροχρόνια χρήση, ο ηλεκτρολύτης των κυττάρων θα πρέπει να προστατεύεται από τη σκόνη και την εξάτμιση και να φροντίζει τον αποπολωτή - καλά, τουλάχιστον να φράζει το δοχείο με ένα πλαστικό φιλμ με ελαστική ταινία και να προστίθεται υπερμαγγανικό κάλιο στον ηλεκτρολύτη. Επιπλέον, είναι καλύτερο να συλλέξουμε αμέσως το προαναφερθέν στοιχείο Popov.
Εκτός από τις βίδες με γαλβανισμένες αυτοκόλλητες βίδες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε γαλβανισμένο φύλλο χάλυβα, για μεγάλα στοιχεία είναι πιο βολικό - καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος, μπορείτε να πάρετε σημαντικό ρεύμα και ενέργεια οτιδήποτε (μετακινώντας τα δάχτυλά σας στον αέρα).
Κατάλογος χρησιμοποιούμενης βιβλιογραφίας.
1. Ρ. Strelkov. Γνωρίστε και είστε σε θέση. Πρωτοπόρος ηλεκτρολόγος μηχανικός. Detgiz. 1960 χρόνια
2. V.S. Polosin, V.G. Prokopenko. Εργαστήριο με θέμα τη μεθοδολογία διδασκαλίας της χημείας. Μόσχα, "Διαφωτισμός", 1989, σελ. 202, 203.