چطور يك باتري عجيب ميوهاي بسازيم؟
اين دستگاههاي كوچك كه عكس و فيلم ميگيرند و آهنگ و... پخش ميكنند، براي اينكه در گوش صاحبشان زمزمه كنند، به شارژ شدن و برق احتياج دارند. حالا آمديم و كسي شارژرش را جا گذاشت؛ آيا راهي براي راهانداختن دستگاه وجود دارد؟ اگر اهل ريسك هستيد و از خرابشدن دستگاهتان نميترسيد، اين مقاله را بخوانيد.
به زبان شيميايي، باتري مجموعهاي از چند سلول است. نكند فكر ميكنيد سلولها فقط مال موجودات زنده هستند؟ نه، ما به سازندههاي باتري هم سلول ميگوييم و در اين سلولها هم مثل سلولهاي زنده، مجموعهاي از فعاليتهاي شيميايي رخ ميدهد.
الان در دنيا هزاران نوع مختلف باتري وجود دارد اما همه اين باتريها از باتري «ولتا»- فيزيكدان ايتاليايي- پديد آمدهاند و اصول كارشان تقريباً بههم شبيه است.
ولتا براي ساختن باتري، دايرههايي از فلز روي و نقره درست كرد و آنها را روي هم گذاشت. البته بين آنها كاغذهايي گذاشته بود كه در آبنمك خيس شده بودند و به اين ترتيب فقط از روي هم چيدن فلزات، انرژي الكتريكي به دست آورد.
اين چه كلكي است؟
اگر باهوش باشيد، الان از خودتان ميپرسيد: «آخر ولتا چطور به ذهنش رسيد كه چنين دستگاهي، جريان برق درست ميكند؟»
اين سؤال خيلي خوبي است و اگر به پرسيدن اينجور سؤالها ادامه بدهيد، دانشمند ميشويد.
اما جواب اين است كه قبل از ولتا، يك نفر ديگر ديده بود كه اگر ۲ فلز غيريكجور را در پاهاي يك قورباغه تشريح شده فرو كند و با آنها مدار ببندد، جريان از پاهاي بيچاره رد ميشود و ماهيچههايش خودشان را جمع ميكنند.
اين بود كه ولتا هم به فكر افتاد تحقيق كند و بهجاي پاي قورباغه از محلول آب نمك استفاده كند كه همان خاصيت را دارد. چه خاصيتي؟ توضيح ميدهيم.
شيمي باتري
ميدانيد كه جريان الكتريكي از جاريشدن الكترونها در يك مدار بسته به وجود ميآيد و براي اين كار يعني هلدادن الـكتـرونها، انـرژي الكتريكي لازم است. خب، حالا در باتري ما اين مسئله چگونه است؟
وقتي ۲ فلز ناهمگون را با سيم به هم وصل ميكنيم، آنها را وارد يك رقابت ميكنيم. يكي از آنها در كشيدن الكترون به سمت خودش قويتر است. فلز قويتر الكترونها را ميخواهد تا به يون منفي تبديل شود و فلز ضعيف را تبديل به يون مثبت كند؛ پس انرژي الكتريكي از تفاوت ذاتي ۲ فلز تامين ميشود.
مدار كجاست؟ نيمي از مدار كه سيم است اما نيم ديگر در ميوه قرار دارد.
سيمكشي عجيب
يونهايي كه در آبميوه حل شدهاند، ميتوانند مثل سيم الكترونها را جابهجا كنند. يك مقدار يون مس در مثلا ليمو وجود دارد اما مهمتر از آن اسيد ميوه است كه ميتواند با مس و فلز ديگر واكنش داده و از آن يون جدا كند.
اگر مدار نباشد، وقتي الكترونها از روي جدا ميشوند، جايي براي رفتن ندارند و فورا سر جايشان برميگردند و جرياني ديده نميشود؛ پس بايد به نحوي الكترونها را به مس رساند كه خواهان آنهاست. با اين كار، جريان جدا شدن و جاريشدن الكترونها ادامه پيدا ميكند.
چطور دستگاه پخش موسيقيمان را با ميوه شارژ كنيم؟
۱. اگر ميخواهيد فقط يك باتري ميوهاي بسازيد (در واقع يك سلول ميوهاي چون باتري از چندين سلول درست ميشود) شيئي را كه از فلز روي درست شده است، در ميوه فرو كنيد.
۲. شيء مسي را در نزديكي روي فرو كنيد اما دقت كنيد با هم تماس پيدا نكنند. اگر از مركبات استفاده ميكنيد، سعي كنيد هر دو در يك پره فرو بروند.
۳. ولتاژ بين روي و مس را اندازه بگيريد.
۴. حالا آمپر بين َ۲ فلز را اندازه بگيريد.
۵. جفت فلزهاي مختلف را امتحان كنيد و ببينيد چه اتفاقي ميافتد؛ البته اگر جداً از جان دستگاه پخش موسيقيتان سير شدهايد.
۶. لااقل ۱۲ سلول ميوهاي درست كنيد. ميتوانيد در هر ميوه بيشتر از 2 ميخ فرو كنيد. سلولها را به شكل زير بههم وصل كنيد.
۷. كابل را باز كنيد و سيمهايي را كه با اتصال به پريز، برق را به دستگاه ميرسانند، پيدا كنيد.
۸. حالا اين سيمها را به ۲ سر باتريتان وصل كنيد و كابل را به دستگاه پخش موسيقي بزنيد. اگر كار را درست انجام داده باشيد، ميبينيد كه ميوه حاوي ۲ ميخ مسي و روي، ميتواند حدود يك ولت اختلاف پتانسيل درست كند كه خيلي عالي است؛ اما فقط ميتواند جريان الكتريكي كوچكي حدود يكدهم ميليآمپر ايجاد كند.
براي همين است كه با اتصال باتريهاي به شكل سري، سلولهاي باتري و جريان ايجادي را زياد ميكنيم. اگر آزمايش را با فلزات مختلف تكرار كرده باشيد، ميبينيد كه جفتهاي مختلف، ولتاژ متفاوتي درست ميكنند؛ مثلا اختلاف پتانسيل باتري فولاد و مس حدود نيمولت است.
سلام