Elektřina z ovoce | Ábíčko.cz

Elektřina z ovoce

Sdílej
 
Zamysleli jste se někdy nad tím, jak funguje galvanický článek? Všechno začalo v roce 1789, když italský lékař a vědec Luigi Galvani zjistil, že sebou žabí stehýnka ve styku se dvěma různými kovy škubou. Někde se dočtete, že tento jev poprvé pozoroval u stehýnek ležících na zinkovém plechu po dotyku železným nožem. Jinde se píše, že prý stehýnka visela na měděném háku a škubla sebou pokaždé, když se dotkla železného zábradlí.

ZA TAJEMSTVÍM MOLEKUL 3

Zamysleli jste se někdy nad tím, jak funguje galvanický článek? Všechno začalo v roce 1789, když italský lékař a vědec Luigi Galvani zjistil, že sebou žabí stehýnka ve styku se dvěma různými kovy škubou. Někde se dočtete, že tento jev poprvé pozoroval u stehýnek ležících na zinkovém plechu po dotyku železným nožem. Jinde se píše, že prý stehýnka visela na měděném háku a škubla sebou pokaždé, když se dotkla železného zábradlí. Důležité však je, že byl po tomto vědci elektrický článek pojmenován a Alessandro Volta v roce 1796 ukázal, že se nejedná o živočišnou elektřinu, ale o přeměnu chemické energie.

NAPĚTÍ MEZI ELEKTRODAMI

Galvanický článek se skládá ze dvou elektrod, kladné a záporné, které jsou ponořeny do vodivého roztoku (elektrolytu). Jako elektrolyt nám bude sloužit šťáva z ovoce, která obsahuje rozpuštěnou kyselinu citronovou. Aby článek fungoval, musí být elektrody z různých kovů, dobře poslouží odmaštěný železný hřebík a kus měděného drátu bez izolace. Zapíchneme-li

Foto
elektrody např. do pomeranče (tak, aby se uvnitř nedotýkaly), můžeme použít digitální voltmetr a změřit napětí vzniklého článku (měděný drát je kladný pól, hřebík záporný pól). Můžeme vyzkoušet různé druhy ovoce, ale zjistíme, že napětí je ve všech případech asi 0,45 V. Napětí článku je totiž dáno druhem použitých kovů, a nikoliv druhem použitého ovoce.

BUDIŽ SVĚTLO!

Článek sestavený z ovoce je velice slabý, ale přesto se můžeme o jeho funkci přesvědčit na vlastní oči. V obchodě s elektronickými součástkami si kupte červenou svítivou diodu LED (má velice malou spotřebu a na její rozsvícení stačí docela malé napětí). Abychom zvětšili napětí našeho zdroje, sestavíme aspoň šest stejných, např. citronových článků a spojíme je tzv. do série (vždy kladný pól jednoho článku na záporný pól dalšího), na krajních elektrodách pak bude napětí odpovídající součtu napětí všech článků (tedy asi 2,8 V). Spojením článků jsme získali baterii, která dokáže slabě rozsvítit LED diodu! Pokud se dioda nerozsvítí napoprvé, připojte ji obráceně (s opačnou polaritou). Co se děje s napětím baterie po připojení diody? Vyzkoušejte to a pokuste se sami pozorování vysvětlit. Bližší vysvětlení a další informace naleznete na www.iabc.cz.

Příště: Hrátky s ohněm.

POMŮCKY K POKUSU

* Železné hřebíky (odmaštěné např. lihem nebo saponátem),

* silnější měděné dráty zbavené izolace,

* ovoce (pomeranč, citron, jablko, kiwi...),

* červená svítivá dioda LED,

* propojovací vodiče,

* páječka a cín nebo lustrosvorky na spojování vodičů (v nouzi nejvyšší můžete vodiče kolem elektrod pouze pevně omotat),

* digitální voltmetr (pro pokus však není nezbytně nutný). Poproste tatínka, aby vám pomohl přiletovat propojovací vodiče a případně vás naučil měřit s voltmetrem.

Co se do časopise nevešlo:
Jak jste se dozvěděli z článku, epochu galvanických článků odstartoval Luigi Galvani (1737 - 1798). Při pokusech ve své laboratoři zjistil, že za určitých podmínek sebou škubou žabí stehýnka. Tento fakt si ale vysvětloval existencí jakési "živočišné elektřiny", která je v těle přítomná i nějakou dobu po smrti. Na obrázku jsou zobrazeny reprodukce z dobových publikací (zkoušel stehýnka stimulovat i atmosférickou elektřinou).
Foto
Foto
Skutečné vysvětlení experimentů však podal až italský profesor fyziky Alessando Volta (1745 - 1827) . Zpočátku se také přikláněl k teorii živočišné elektřiny, brzy však objevil, že napětí vzniká při styku dvou různých kovů. Slavným výsledkem jeho bádání je tzv. Voltův sloup, který zkonstruoval v roce 1800. Jednoduchý článek Volta poskládal z kulatých (zinkového a stříbrného) plechů, mezi které byla vložena kůže nasáklá kyselým roztokem. Takto vytvořené galvanické články (pojmenované po jeho krajanovi) naskládal do sloupu na sebe, aby zvětšil celkové napětí - a vytvořil první baterii. Na obrázku je dobová ilustrace, kde Volta předvádí svoji baterii samotnému Napoleonovi.
Foto
Volta zjistil, že podmínkou pro vznik napětí je použití dvou různých kovů. Pokud ale vyzkoušíte různé dvojice kovů (měď, železo, hliník aj.), zjistíte, že napětí je pokaždé jiné. Tuto skutečnost vysvětlil a popsal Andrej Nikolajevič Beketov (1827 - 1911). Ukázal, že kovy se dají rozdělit na ušlechtilé a neušlechtilé (podle jejich vzájemných reakcí a reakcí s kyselinami). Podle toho, jaké poskytují v galvanickém článku napětí, seřadil kovy do tzv. Beketovovy řady kovů:

Na Mg Al Zn Fe Pb H2 Cu Ag Hg Pt Au
neušlechtilé kovy vodík ušlechtilé kovy

Uprostřed je uveden vodík, kovy napravo od vodíku jsou ušlechtilé (jako měď, zlato nebo stříbro), kovy nalevo od vodíku neušlechtilé (např. železo, zinek, nebo hliník). Význam značek jednotlivých prvků najdete v tabulkách. Rozdělení odpovídá i každodenní zkušenosti: zatímco zlato a stříbro jsou na vzduchu stálé, železo snadno rezne a třeba zinek se rozpustí i v obyčejném octu. Napětí galvanického článku je tím větší, čím jsou použité kovy v Beketově řadě dál od sebe.
V některém z příštích pokračování našeho seriálu si zkusíme postavit vlastní Voltův sloup!