Anonimo
Anonimo ha chiesto in Scuola ed educazioneCompiti · 1 decennio fa

cosa è un generatore di un circuito elettrico ?? ( pila ) e come funziona ?

1 risposta

Classificazione
  • 1 decennio fa
    Risposta preferita

    Pile e accumulatori Dispositivi elettrochimici capaci di trasformare energia chimica in energia elettrica. Sono utilizzati come generatori di elettricità, ad esempio per alimentare strumenti meccanici o elettronici quali registratori, apparecchi radio e orologi o per avviare l’impianto elettrico delle automobili.

    Le pile propriamente dette sono irreversibili, in quanto soggette a esaurimento: dopo la trasformazione dell’energia chimica in energia elettrica, infatti, i componenti di tipo chimico non possono essere riportati nella loro condizione originaria. Gli accumulatori, invece, sono reversibili: facendo fluire corrente elettrica in senso opposto a quello del normale funzionamento, infatti, il sistema chimico può essere riportato allo stato iniziale.

    Il primo modello di pila elettrica fu ideato e costruito da Alessandro Volta nel 1800. Era sostanzialmente una successione di elementi voltaici impilati (da cui il nome di pila), ciascuno dei quali costituito da un disco di zinco, uno di rame e da un panno imbevuto di acqua acidulata. L’alternanza di conduttori di prima e di seconda specie (metalli e soluzioni elettrolitiche) garantiva l’insorgenza di una differenza di potenziale ai capi della pila, in accordo con le leggi di Volta (vedi Effetto Volta).

    2 Componenti essenziali e principio di funzionamento

    Anteprima della sezione

    Gli elementi essenziali di una pila o di un accumulatore sono una sostanza elettrolitica e una coppia di elettrodi o poli. La prima è un conduttore di seconda specie, vale a dire, una sostanza in cui la conduzione elettrica avviene a opera del movimento congiunto di cariche positive (ioni) e negative (elettroni e ioni); gli elettrodi, invece, sono conduttori di prima specie, vale a dire metalli, in cui la conduzione avviene unicamente a opera degli elettroni.

    Il principio di funzionamento di pile e accumulatori – detti genericamente celle elettrochimiche – consiste nel produrre reazioni di ossidoriduzione tra le specie metalliche degli elettrodi e la soluzione elettrolitica, in modo da creare una differenza di potenziale che consenta la circolazione della corrente elettrica in un circuito esterno. La soluzione elettrolitica chiude il circuito internamente, permettendo il flusso di ioni da un elettrodo all’altro. La tensione fornita da una pila dipende unicamente dalle specie chimiche dei suoi elettrodi: la differenza di potenziale che si misura ai poli, infatti, è sempre uguale alla differenza tra i potenziali di riduzione delle specie chimiche coinvolte (valori che si trovano riportati in apposite tavole di consultazione). Collegando in serie più pile, si possono ottenere tensioni multiple di quella relativa a una singola cella.

    3 Pile

    Anteprima della sezione

    La pila di Volta è costituita da una serie di elementi, detti voltaici, ognuno dei quali è composto da un disco metallico di rame e uno di zinco, a contatto con un panno imbevuto di una soluzione elettrolitica. Ciascuno di questi elementi è in tutto e per tutto equivalente a un sistema elettrochimico costituito da un recipiente contenente la soluzione elettrolitica e i due elettrodi immersi al suo interno. Tenendo presente questo schema, si può più facilmente analizzare il funzionamento di un singolo elemento voltaico e di tutti i modelli di pila successivi a quello di Volta.

    3.1 La pila Daniell

    Uno dei primi e più noti tipi di pila elettrica è la pila Daniell, messa a punto nel 1836 dal chimico inglese James Daniell. La cella contiene non una, ma due soluzioni elettrolitiche separate da un setto poroso (o da un ponte salino): solfato di zinco in acqua, contenente l’elettrodo di zinco (il polo negativo), e solfato di rame in acqua, contenente l’elettrodo di rame (il polo positivo). Durante il funzionamento della pila, la corrente circola esternamente attraverso un filo elettrico che collega i poli e internamente attraverso le soluzioni elettrolitiche, grazie al movimento degli ioni.

    Il funzionamento della pila dipende dalle due semireazioni che hanno luogo agli elettrodi. In corrispondenza di quello negativo, lo zinco metallico tende a ossidarsi, cedendo due elettroni secondo la reazione:

    Zn → Zn2+ + 2e-

    All’elettrodo positivo, invece, lo ione bivalente Cu2+ tende a ridursi, acquistando due elettroni per diventare rame metallico:

    Cu2+ + 2e- → Cu

    La somma delle due semireazioni dà la reazione complessiva della pila Daniell:

    Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

    In sostanza, i due elettroni liberati dalla reazione di ossidazione al polo negativo sono attirati da quello positivo; circolano quindi attraverso il circuito esterno e raggiungono l’elettrodo di rame. Qui agiscono da agenti riducenti nella semireazione che produce rame metallico a partire dallo ione Cu2+ proveniente dalla soluzione.

    Nel frattempo, lo ione Zn2+ prodotto entra in soluzione, mentre il rame Cu passa dalla soluzione all’anodo: via via che la reazione procede, quindi, l’elettrodo di zinco si consuma ment

Altre domande? Fai una domanda e ottieni le risposte che cerchi.