Гальван элемент хэрхэн бүтэцтэй, ажилладаг. Галваник эсийн ажиллах зарчим

Галваник эс- электродууд дээр исэлдэлтийн урвал явагдах үед ялгарах энерги нь шууд цахилгаан энерги болж хувирдаг химийн гүйдлийн эх үүсвэр юм. .

Цагаан будаа. 9.2. Даниел-Якоби гальваник эсийн диаграмм

Энд би цайрын хавтанг усанд дүрсэн ZnSO 4-ийн уусмал агуулсан шил; II - усанд дүрсэн зэс хавтан бүхий CuSO 4 уусмал агуулсан шил; III - уусмал хоорондын катион ба анионуудын хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг давсны гүүр (электролитийн түлхүүр); IV - вольтметр (EMF-ийг хэмжихэд шаардлагатай боловч гальваник эсийн нэг хэсэг биш).

Цайрын электродын стандарт электродын потенциал . Зэс электродын стандарт электродын потенциал . Учир нь , дараа нь цайрын атомууд исэлдэх болно:

Бууруулах урвал явагддаг эсвэл электролитээс катионуудыг хүлээн авдаг электродыг нэрлэдэг катод.

Электролитийн шилжүүлэгчээр дамжуулан уусмал дахь ионуудын хөдөлгөөн явагдана: SO 4 2- анионууд анод руу, Zn 2+ катодууд катод руу. Уусмал дахь ионуудын хөдөлгөөн нь гальваник эсийн цахилгаан хэлхээг хаадаг.

(a) ба (b) урвалыг электродын урвал гэж нэрлэдэг.

Электродууд дээр гарч буй процессуудын тэгшитгэлийг нэмснээр гальваник эсэд тохиолддог исэлдэлтийн урвалын нийт тэгшитгэлийг олж авна.

Ерөнхийдөө дурын гальваник эсэд үүсэх исэлдэлтийн урвалын ерөнхий тэгшитгэлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Даниел-Жакоби гальваник эсийн хэлхээ дараах байдалтай байна.

Zn | ZnSO 4 || CuSO 4 | Cu

Галваник элементийг ажиллуулах үед олж авах боломжтой электродуудын хоорондох хамгийн их потенциалын зөрүүг нэрлэдэг цахилгаан хөдөлгөгч хүч(emf) элемент Э. Үүнийг томъёогоор тооцоолно;

Хаана n- анхан шатны исэлдэлтийн үйл явц дахь электронуудын тоо; Ф- Фарадей тоо.

Стандарт нөхцөлд гүйдэл үүсгэх урвалын изобар-изотерм потенциалын өөрчлөлтийн хэмжээ? Г 0 нь энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмолтай холбоотой TOхарьцаатай тэнцүү байна

Галваник эсүүд нь анхдагч (нэг удаагийн) химийн гүйдлийн эх үүсвэр (CHS) юм. Хоёрдогч (дахин ашиглах боломжтой) HIT нь батерей юм. Батерейг цэнэглэх, цэнэглэх явцад тохиолддог процессууд харилцан адилгүй байдаг.

Электродууд нь ижил металлаар хийгдсэн, өөр өөр концентрацитай давсны уусмалд дүрэгдсэн гальван эсийг гэнэ. төвлөрөл. Ийм элемент дэх анодын үүргийг бага концентрацитай давсны уусмалд дүрсэн металл гүйцэтгэдэг, жишээлбэл:

Жишээ 1. Mg + ZnSO 4 = MgSO 4 + Zn урвалд үндэслэн гальван эсийн диаграммыг зур. Энэ эсийн катод ба анод гэж юу вэ? Эдгээр электродуудад тохиолддог процессуудын тэгшитгэлийг бич. Стандарт нөхцөлд элементийн EMF-ийг тооцоол. Гүйдэл үүсгэх урвалын тэнцвэрийн тогтмолыг тооцоол.

Гальван эс нь цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр бөгөөд түүний үйл ажиллагааны зарчим нь химийн урвал дээр суурилдаг. Ихэнх орчин үеийн батерей, аккумляторууд нь тодорхойлолтод багтаж, энэ ангилалд багтдаг. Физикийн хувьд гальваник эс нь нэг буюу хоёр шингэнд (электролит) дүрсэн дамжуулагч электродуудаас бүрддэг.

Ерөнхий мэдээлэл

Галваник эсийг цахилгаан гүйдэл үүсгэх чадвараар нь анхдагч ба хоёрдогч гэж хуваадаг. Энэ хоёр төрлийг эх сурвалж гэж үздэг бөгөөд өөр өөр зорилготой. Эхнийх нь химийн урвалын үед гүйдэл үүсгэдэг бол хоёр дахь нь зөвхөн цэнэглэсний дараа ажилладаг. Доор бид хоёр сортын талаар ярилцах болно. Шингэний хэмжээнээс хамааран гальваник эсийн хоёр бүлэг ялгагдана.

Нэг шингэнтэй тэжээлийн эх үүсвэрүүдийн тогтворгүй байдлыг Ом анзаарсан нь Волластоны гальван эсийг цахилгаан эрчим хүчийг судлах туршилт хийхэд тохиромжгүй болохыг харуулжээ. Үйл явцын динамик нь эхний мөчид гүйдэл ихсэж, эхэндээ нэмэгдэж, хэдхэн цагийн дотор дундаж утга руу буурдаг. Орчин үеийн батерейнууд нь эрч хүчтэй байдаг.

Химийн цахилгааныг нээсэн түүх

1752 онд гальваник цахилгааныг Иоганн Георг дурдсан нь бага зэрэг мэдэгдэж байгаа баримт юм. Берлиний Шинжлэх Ухааны Академиас гаргасан "Таатай ба тааламжгүй мэдрэмжийн гарал үүслийн судалгаа" хэмээх нийтлэлд уг үзэгдлийг бүрэн зөв тайлбарласан байна. Туршилт: мөнгө, хар тугалга хавтанг нэг төгсгөлд холбож, эсрэг талынх нь хэлийг өөр өөр талаас нь хэрэглэсэн. Төмрийн сульфатын амт нь рецептор дээр ажиглагддаг. Батерейг шалгах аргыг ЗХУ-д ихэвчлэн ашигладаг байсан гэдгийг уншигчид аль хэдийн таамаглаж байсан.

Энэ үзэгдлийн тайлбар: Хэлний рецепторыг цочроох зарим металлын хэсгүүд байдаг бололтой. Хүрэлцэх үед нэг хавтангаас бөөмс ялгардаг. Түүнээс гадна нэг металл уусдаг. Үнэндээ цайрын хавтан аажмаар алга болж, цахилгаан гүйдэлд химийн бондын энерги ялгардаг гальван эсийн үйл ажиллагааны зарчим байдаг. Анхны эрчим хүчний эх үүсвэрийг олсон тухай Алессандро Вольта Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгт албан ёсны тайлан гаргахаас хагас зуун жилийн өмнө тайлбар хийсэн байна. Гэхдээ нээлтүүд, тухайлбал цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн үед тохиолддог шиг туршлага нь шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн анхаарлыг татдаггүй бөгөөд зохих ёсоор судлагдаагүй байв.

Энэ нь илбийн хэргээр яллах ажиллагаа саяхан халагдсантай холбоотой гэдгийг нэмж хэлье: "шулам" -ын гунигтай туршлагаас хойш цөөхөн хүн үл ойлгогдох үзэгдлийг судлахаар шийдсэн. 1775 оноос хойш Болонья дахь анатомийн тэнхимд ажиллаж байсан Луижи Галванигийн хувьд байдал өөр байв. Түүний мэргэшсэн мэргэжлүүд нь мэдрэлийн системийг цочроох хүчин зүйл гэж тооцогддог байсан ч гэрэлтүүлэгч нь физиологийн салбарт мэдэгдэхүйц тэмдэг үлдээсэнгүй. Беккариагийн шавь нь цахилгаан эрчим хүчний ажилд идэвхтэй оролцдог байв. 1780 оны хоёрдугаар хагаст эрдэмтний дурсамжаас (1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, 7-р боть, 363-р хуудас) мэлхийг дахин задалсан (туршилтууд олон жил үргэлжилсэн).

Туслах нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг утсаар луужингийн зүү хазайсантай адил ер бусын үзэгдлийг анзаарсан нь анхаарал татаж байна: нээлтийг зөвхөн шинжлэх ухааны судалгаатай шууд бус холбоотой хүмүүс хийсэн. Ажиглалт нь мэлхийн доод мөчрүүд чичрэхтэй холбоотой байв. Туршилтын явцад туслах нь задлан авч буй амьтны гуяны дотоод мэдрэлд хүрч, хөл нь чичирчээ. Ойролцоох ширээн дээр цахилгаан статик генератор байсан бөгөөд төхөөрөмж дээр оч асав. Луижи Галвани тэр даруй туршилтаа давтахаар болжээ. Юу амжилтанд хүрсэн бэ? Тэгээд дахиад л машин очив.

Цахилгаантай зэрэгцээ холболт үүссэн бөгөөд Галвани мэлхий дээр аянга цахилгаантай бороо орох эсэхийг мэдэхийг хүссэн. Байгалийн гамшиг мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэггүй нь тогтоогдсон. Зэс дэгээгээр нугасаараа төмөр хашаанд бэхлэгдсэн мэлхийнүүд цаг агаарын нөхцөл байдлаас үл хамааран чичирч байв. 100% давтагдах чадвартай туршилтуудыг хийх боломжгүй байсан. Үүний үр дүнд Галвани өөр өөр металлаар хийсэн олон хосыг олсон бөгөөд тэдгээр нь бие биетэйгээ болон мэдрэлд хүрэх үед мэлхийн хөлийг татдаг байв. Өнөөдөр энэ үзэгдлийг материалын янз бүрийн цахилгаан сөрөг байдлын зэрэгтэй холбон тайлбарлаж байна. Жишээлбэл, хөнгөн цагаан хавтанг зэсээр бэхлэх боломжгүй нь тодорхой шинж чанартай гальван хос үүсгэдэг.

Галвани битүү цахилгаан хэлхээ үүссэнийг зөв тэмдэглэж, мэлхий нь Лейдений сав шиг ялгардаг амьтны цахилгааныг агуулдаг гэж санал болгов. Алессандро Вольта тайлбарыг хүлээж аваагүй. Туршилтын тайлбарыг сайтар судалсны дараа Вольта хоёр металл шууд эсвэл биологийн биетийн электролитээр нэгдэх үед гүйдэл үүсдэг гэсэн тайлбарыг дэвшүүлэв. Гүйдлийн шалтгаан нь материалд оршдог бөгөөд мэлхий нь үзэгдлийн энгийн үзүүлэлт болдог. Вольта шинжлэх ухааны сэтгүүлийн редакторт илгээсэн захидлаас иш татав.

Нэгдүгээр төрлийн (хатуу бодис) ба хоёр дахь төрлийн (шингэн) дамжуулагч нь зарим нэгдлүүдтэй харьцахдаа цахилгааны импульс үүсгэдэг. Гүйдэл нь хаалттай хэлхээнд урсаж, хэлхээний бүрэн бүтэн байдал эвдэрсэн тохиолдолд алга болно.

Вольтийн туйл

Жованни Фаброни цуврал нээлтүүдэд хувь нэмрээ оруулсан бөгөөд гальваник хосын хоёр ялтсыг усанд оруулахад нэг нь нурж эхэлдэг гэж мэдээлсэн. Тиймээс энэ үзэгдэл нь химийн процессуудтай холбоотой байдаг. Үүний зэрэгцээ Вольта анхны эрчим хүчний эх үүсвэрийг зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь удаан хугацааны туршид цахилгаан эрчим хүчийг судлахад зориулагдсан байв. Эрдэмтэн гальваник хосуудын үйл ажиллагааг сайжруулах арга замыг байнга эрэлхийлж байсан боловч олж чадаагүй байна. Туршилтын явцад вольт баганын загварыг бий болгосон.

1. Цайр, зэс аягыг бие биентэйгээ ойр хавсарч хосоор нь авсан.
2. Үүссэн хосуудыг нойтон картон дугуйлангаар тусгаарлаж, бие биенийхээ дээр байрлуулсан.

Энэ нь одоогийн эх үүсвэрүүдийн цуврал холболт байсан гэдгийг таахад хялбар бөгөөд нэгтгэн дүгнэж үзвэл үр нөлөөг сайжруулсан (боломжит ялгаа). Шинэ төхөөрөмж нь хүний ​​гарт хүрэхэд мэдэгдэхүйц цочрол үүсгэжээ. Мушенбрукийн Лейдений ваартай хийсэн туршилттай төстэй. Гэсэн хэдий ч үр нөлөөг давтахын тулд цаг хугацаа шаардагдана. Эрчим хүчний эх үүсвэр нь химийн гаралтай бөгөөд аажмаар шинэчлэгдэж байгаа нь тодорхой болсон. Гэхдээ шинэ цахилгаан гэдэг ойлголтод дасах амаргүй байсан. Вольтийн багана нь цэнэглэгдсэн Лейден сав шиг аашилсан боловч...

Вольта нэмэлт туршилт зохион байгуулдаг. Тэрээр тойрог бүрийг тусгаарлагч бариулаар хангаж, хэсэг хугацаанд ойртуулж, дараа нь нээж, цахилгаанскопоор үзлэг хийдэг. Тэр үед Кулоны хууль аль хэдийн мэдэгдэж байсан тул цайр эерэг, зэс нь сөрөг цэнэгтэй байсан. Эхний материал нь хоёр дахь нь электрон өгсөн. Энэ шалтгааны улмаас вольтийн баганын цайрын хавтанг аажмаар устгадаг. Алессандрогийн аргументуудыг танилцуулсан уг ажлыг судлах комисс томилогдов. Тэр үед ч гэсэн дүгнэлт хийснээр судлаач хосуудын хурцадмал байдал нэмэгддэг болохыг тогтоожээ.

Металлуудын хооронд нойтон тойрог байхгүй бол бүтэц нь зэс, цайр гэсэн хоёр хавтан шиг ажилладаг гэж Вольта тайлбарлав. Олшруулалт үүсэхгүй. Вольта цахилгаан сөрөг байдлын эхний эгнээг олсон: цайр, хар тугалга, цагаан тугалга, төмөр, зэс, мөнгө. Хэрэв бид хэт туйлшралын хоорондох завсрын металлыг хасвал "хөдөлгөөнт хүч" өөрчлөгдөхгүй. Вольта ялтсууд хоорондоо холбоотой байх үед цахилгаан байдаг гэдгийг тогтоосон: хүч нь харагдахгүй, гэхдээ амархан мэдрэгддэг тул энэ нь үнэн юм. 1800 оны 3-р сарын 20-нд эрдэмтэн Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгч Сэр Жозеф Бэнксэд захидал бичсэн бөгөөд Майкл Фарадей анх удаа түүнд ханджээ.

Английн судлаачид хэрэв дээд хавтан (зэс) дээр ус унагавал холбоо барих хэсгийн тодорхой цэгт хий ялгардаг болохыг олж мэдсэн. Тэд туршилтыг хоёр талаас нь хийсэн: тохиромжтой хэлхээний утсыг устай колбонд хийсэн. Газыг шалгаж үзсэн. Энэ хий нь шатамхай бөгөөд зөвхөн нэг талаас нь ялгардаг болох нь тогтоогдсон. Эсрэг талын утас нь мэдэгдэхүйц исэлдсэн байна. Эхнийх нь устөрөгч, хоёр дахь үзэгдэл нь илүүдэл хүчилтөрөгчийн улмаас үүсдэг болохыг тогтоожээ. Ажиглагдсан үйл явц нь цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор ус задрах явдал гэдгийг (1800 оны 5-р сарын 2) тогтоосон.

Уильям Круйкшанк үүнтэй төстэй зүйлийг металлын давсны уусмалаар хийж болохыг тэр даруй харуулсан бөгөөд Волластон эцэст нь статик цахилгаанаар вольт багана болохыг баталжээ. Эрдэмтдийн хэлснээр: үр нөлөө нь сул, гэхдээ удаан үргэлжилдэг. Мартин Ван Марум, Кристиан Хайнрих Пфафф нар элементээс Лейден савыг цэнэглэв. Профессор Хамфри Дэви энэ тохиолдолд цэвэр ус электролит болж чадахгүй гэдгийг олж мэдэв. Эсрэгээр, шингэн цайрыг исэлдүүлэх чадвартай байх тусам вольт багана илүү сайн ажилладаг бөгөөд энэ нь Фабронигийн ажиглалттай нэлээд нийцэж байв.

Хүчил нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх процессыг хурдасгах замаар гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулдаг. Эцэст нь Дэви вольт баганын уялдаа холбоотой онолыг бий болгосон. Металл нь эхлээд тодорхой цэнэгтэй байдаг бөгөөд контактууд хаагдах үед элементийн үйлчлэлийг үүсгэдэг гэж тэр тайлбарлав. Хэрэв электролит нь электрон донорын гадаргууг исэлдүүлэх чадвартай бол шавхагдсан атомын давхаргыг аажмаар арилгаж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх чадвартай шинэ давхаргууд гарч ирдэг.

1803 онд Риттер анхны батерейны загвар болох мөнгөн ба нойтон даавуугаар ээлжлэн дугуйлсан баганыг угсарчээ. Риттер түүнийг вольт баганаас цэнэглэж, гадагшлуулах үйл явцыг ажиглав. Энэ үзэгдлийн зөв тайлбарыг Алессандро Вольта өгсөн. Зөвхөн 1825 онд Огюст де ла Рив уусмал дахь цахилгаан энергийг дамжуулах нь бодисын ионуудаар явагддаг болохыг баталж, зэргэлдээх мембранаас тусгаарлагдсан цэвэр устай камерт цайрын исэл үүсэхийг ажиглав. Энэхүү мэдэгдэл нь Берзелиуст электролитийн атомыг салгах чадвартай, эсрэг цэнэгтэй хоёр туйлаас (ион) тогтсон гэж төсөөлж байсан физик загварыг бүтээхэд тусалсан. Үүний үр дүнд цахилгаан эрчим хүчийг алсаас дамжуулах эв найртай зураг гарч ирэв.

1. Галваник эс

Галваник эс нь Луижи Галванигийн нэрээр нэрлэгдсэн цахилгаан гүйдлийн химийн эх үүсвэр юм. Гальваник эсийн үйл ажиллагааны зарчим нь электролитээр дамжуулан хоёр металлын харилцан үйлчлэлд суурилдаг бөгөөд энэ нь хаалттай хэлхээнд цахилгаан гүйдэл үүсгэхэд хүргэдэг. Гальваник эсийн EMF нь электродын материал ба электролитийн найрлагаас хамаарна. Эдгээр нь анхдагч CIT бөгөөд тэдгээрт үүсэх урвалын эргэлт буцалтгүй байдлаас болж дахин цэнэглэгдэх боломжгүй юм.

Галваник эсүүд нь цахилгаан эрчим хүчний нэг удаагийн эх үүсвэр юм. Урвалжууд (исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодис) нь гальваник эсийн найрлагад шууд ордог бөгөөд үйл ажиллагааны явцад зарцуулагддаг. Гальваник элемент нь гадаад хэлхээнд шилжүүлсэн цахилгаан эрчим хүч, хүчдэл, хүч, хүчин чадал, энерги, хадгалалт, байгаль орчны аюулгүй байдал зэргээр тодорхойлогддог.

EMF нь гальваник элементэд тохиолддог үйл явцын шинж чанараар тодорхойлогддог. Электродуудын туйлшрал ба эсэргүүцлийн алдагдлаас болж гальван эсийн U хүчдэл нь EMF-ээс үргэлж бага байдаг.

U = Ee – I(r1–r2) – ΔE,

Энд Ee нь элементийн EMF; I - элементийн ажиллах горим дахь гүйдлийн хүч; r1 ба r2 - гальваник эсийн доторх эхний ба хоёрдугаар төрлийн дамжуулагчийн эсэргүүцэл; ΔE нь гальваник эсийн туйлшрал бөгөөд түүний электродуудын (анод ба катод) туйлшралаас бүрддэг. Туйлшрал нь гүйдлийн нягтрал (i) нэмэгдэх тусам i = I/S томъёогоор тодорхойлогддог бөгөөд S нь электродын хөндлөн огтлолын талбай бөгөөд системийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг.

Гальваник эсийн үйл ажиллагааны явцад түүний EMF ба үүний дагуу хүчдэл нь урвалжуудын концентраци буурч, электродууд дээрх исэлдэлтийн процессын бүтээгдэхүүний концентраци нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор аажмаар буурдаг (Нернст тэгшитгэлийг санаарай). Гэсэн хэдий ч гальваник элементийг цэнэглэх явцад хүчдэл удаан буурах тусам түүнийг практикт ашиглах боломж нэмэгддэг. Элементийн багтаамж нь гальваник элементийн үйл ажиллагааны явцад (цэнэглэх үед) дамжуулах чадвартай Q цахилгааны нийт хэмжээ юм. Хүчин чадал нь гальваник эсэд хадгалагдаж буй урвалжуудын масс ба тэдгээрийн хувиргалтын зэргээр тодорхойлогддог. Цутгах гүйдэл нэмэгдэж, элементийн ажлын температур буурах, ялангуяа 00С-ээс доош байвал урвалжуудын хувиргах зэрэг, элементийн хүчин чадал буурдаг.

Гальваник элементийн энерги нь түүний багтаамж ба хүчдэлийн үржвэртэй тэнцүү байна: ΔН = Q.U. EMF-ийн өндөр утгатай, бага масстай, урвалжийг хувиргах өндөр зэрэгтэй элементүүд нь хамгийн их энергитэй байдаг.

Хадгалах чадвар гэдэг нь тухайн элементийн шинж чанар нь заасан параметрийн хүрээнд хадгалагдах хугацаа юм. Элементийг хадгалах, ажиллуулах температур нэмэгдэхийн хэрээр түүний хадгалах хугацаа буурдаг.

Гальваник эсийн найрлага: зөөврийн гальваник эсүүд дэх бууруулагч бодисууд (анодууд) нь дүрмээр бол цайр Zn, литийн Li, магни Mg; исэлдүүлэгчид (катодууд) - манганы MnO2, зэс CuO, мөнгө Ag2O, хүхэр SO2, түүнчлэн CuCl2, PbCl2, FeS, хүчилтөрөгчийн O2 давсны исэл.

Дэлхийд хамгийн өргөн тархсан үйлдвэрлэл бол радио төхөөрөмж, харилцаа холбооны хэрэгсэл, дуу хураагуур, гар чийдэн гэх мэт цахилгаан хангамжид өргөн хэрэглэгддэг манган-цайрын элементийн Mn-Zn үйлдвэрлэл хэвээр байна. Ийм гальваник эсийн дизайныг зурагт үзүүлэв.

Энэ элемент дэх гүйдэл үүсгэх урвалууд нь:

Анод дээр (–): Zn – 2ē → Zn2+ (практикт элементийн биеийн цайрын бүрхүүл аажмаар уусдаг);

Катод дээр (+): 2MnO2 + 2NH4+ + 2ē → Mn2O3 + 2NH3 + H2O.

Мөн электролитийн орон зайд дараах процессууд явагдана.

Анод дээр Zn2+ + 2NH3 →2+;

Катод дээр Mn2O3 + H2O → эсвэл 2.

Молекулын хэлбэрээр гальваник эсийн үйл ажиллагааны химийн талыг нийт урвалаар илэрхийлж болно.

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → Cl2 + 2.

Галваник эсийн диаграм:

(–) Zn|Zn(NH3)2]2+|||MnO2 (C) (+).

Ийм системийн EMF нь E = 1.25 ÷ 1.50V байна.

Шүлтлэг электролит (KOH) дахь урвалжуудын ижил төстэй найрлагатай гальван эсүүд нь илүү сайн гаралтын шинж чанартай байдаг боловч хүрээлэн буй орчны аюулын улмаас зөөврийн төхөөрөмжид хамаарахгүй. Ag-Zn мөнгө-цайрын эсүүд нь илүү давуу талтай боловч тэдгээр нь маш өндөр өртөгтэй тул үр ашиггүй байдаг. Одоогийн байдлаар "хуурай батерей" гэж нэрлэгддэг 40 гаруй төрлийн зөөврийн гальваник эсүүд мэдэгдэж байна.

2. Цахилгаан батерей

Цахилгаан батерей (хоёрдогч HIT) нь гадаад гүйдлийн эх үүсвэр (цэнэглэгч) ашиглан цэнэглэгдэх боломжтой цэнэглэдэг гальваник эсүүд юм.

Батерей нь гадны гүйдлийн эх үүсвэрийн нөлөөн дор системд химийн энерги хуримтлагддаг (батарейг цэнэглэх үйл явц), дараа нь төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад (цэнэглэх) химийн энерги нь дахин цахилгаан болж хувирдаг төхөөрөмж юм. эрчим хүч. Тиймээс цэнэглэх үед зай нь электролизерийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд цэнэггүй болгох үед гальваник эсийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хялбаршуулсан хэлбэрээр зай нь хоёр электрод (анод ба катод) ба тэдгээрийн хоорондох ион дамжуулагч - электролитээс бүрдэнэ. Исэлдэлтийн урвал нь анодыг цэнэггүй болгох үед болон цэнэглэх үед, харин катод дээр буурах урвал явагддаг.

Саяхныг хүртэл хүчиллэг хар тугалга, шүлтлэг никель-кадми, никель-төмрийн батерейнууд нь Орост, тэр ч байтугай Приднестровст хамгийн түгээмэл хэвээр байв.

Түүний доторх электродууд нь хар тугалганы тор бөгөөд тэдгээрийн нэг нь нүхэнд хар тугалганы исэл IV нунтаг - PbO2 дүүргэгдсэн байдаг. Электродууд нь сүвэрхэг тусгаарлагчаар дамжин электролиттэй холбогддог. Батерейг бүхэлд нь эбонит эсвэл полипропиленээр хийсэн саванд хийнэ.

Ийм төхөөрөмж ажиллаж байх үед дараахь электродын процессууд үүн дээр явагдана.

A). Цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр болох зайг цэнэггүй болгох буюу ажиллуулах.

Анод дээр: (–) Pb – 2ē → Pb2+;

катод дээр: (+) PbO2 + 4H+ + 2ē → Pb2+ + 2H2O.

Электродууд дээр үүссэн хар тугалганы катионууд нь электролитийн анионуудтай харилцан үйлчилж хар тугалганы сульфатын цагаан тунадас үүсгэдэг.

Pb2+ + SO42– = ↓PbSO4.

Зайг цэнэглэх процессын нийт гүйдэл үүсгэх урвал:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4↓ + 2H2O,

ба гальван элемент шиг ажиллаж байгаа батерейны хэлхээ нь (–) Pb|PbSO4||PbO2 (+) хэлбэртэй байна.

Ажиллаж байгаа батерейны терминал дээрх хүчдэл 2.0÷2.5V хүрдэг. Төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад электролит зарцуулагдаж, тунадас нь системд хуримтлагддаг. Идэвхтэй устөрөгчийн ионуудын концентраци [H+] катодын урвалд чухал ач холбогдолтой болоход батерей ажиллахаа болино.

B). Зайны химийн чадавхийг цэнэглэж, дараа нь цахилгаан энерги болгон хувиргах. Үүнийг хийхийн тулд зайг гадаад гүйдлийн эх үүсвэрт сөрөг туйлыг "анод" терминал руу, эерэг туйлыг "катод" терминал руу нийлүүлэх байдлаар холбодог. Энэ тохиолдолд гадны хүчдэлийн нөлөөн дор электродууд дээр урвуу процессууд үүсч, тэдгээрийг анхны байдалд нь оруулдаг.

Металл хар тугалга нь электродын гадаргууг сэргээдэг (–): PbSO4 + 2ē → Pb + SO42;

Үүссэн хар тугалганы исэл IV нь хар тугалганы торны нүхийг дүүргэнэ (+): PbSO4 + 2H2O – 2ē → ↓PbO2 + 4H+ + SO42.

Нийт бууруулах урвал: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4.

Зайг цэнэглэх үйл явц хэзээ дуусч байгааг терминалуудын дээгүүр хийн бөмбөлөгүүд ("буцалж буй") гарч ирснээр тодорхойлж болно. Энэ нь электролитийн бууралтын үед устөрөгчийн катионуудын бууралт, хүчдэл нэмэгдэж байгаа усны исэлдэлтийн хажуугийн процессууд явагддагтай холбоотой юм.

2Н+ + 2ē → Н2; 2H2O – 4ē → O2 + 2H2.

Зайны үр ашиг 80% хүрч, ажлын хүчдэл нь удаан хугацааны туршид үнэ цэнээ хадгалдаг.

Батерейны EMF-ийг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

RT α4(H+) α2(SO42–)

EE = EE0 + –––– ℓn –––––––––––––– (Com.

2F α2(H2O)-ийг харгалзан үзнэ).

Батерейнд баяжуулсан хүхрийн хүчил (ω(H2SO4) > 30%) хэрэглэх боломжгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үүний зэрэгцээ түүний цахилгаан дамжуулах чанар буурч, металл хар тугалганы уусах чадвар нэмэгддэг. Хар тугалганы хүчлийн батерейг бүх төрлийн автомашин, утас, цахилгаан станцад өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч хар тугалга болон түүний бүтээгдэхүүний хоруу чанар өндөр байдаг тул хар тугалга батерей нь битүүмжилсэн сав баглаа боодол, үйл ажиллагааны процессыг бүрэн автоматжуулах шаардлагатай байдаг.

A) Шүлтлэг батерейнд эерэг электрод нь гель шиг никель гидроксид II Ni(OH)2 шингээсэн никель тороор хийгдсэн; ба сөрөг - кадми эсвэл төмрөөс. Ионы дамжуулагч нь калийн гидроксидын KOH-ийн 20% -ийн уусмал юм. Ийм батерейнд гүйдэл үүсгэх, үүсгэх нийт урвалууд дараах хэлбэртэй байна.

2NiOOH + Cd + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2; EE0 = 1.45V.

2NiOOH + Fe + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; EE0 = 1.48V.

Эдгээр батерейны давуу тал нь урт хугацааны ашиглалтын хугацаа (10 хүртэл жил), механик хүч чадал өндөр байдаг бол сул тал нь үр ашиг багатай, ажиллах хүчдэл юм. Шүлтлэг батерейг цахилгаан машин, ачигч, уул уурхайн цахилгаан зүтгүүр, холбоо, электрон тоног төхөөрөмж, радиог тэжээхэд ашигладаг. Кадми бол маш хортой металл бөгөөд ашигласан төхөөрөмжийг устгахдаа аюулгүй байдлын дүрмийг дагаж мөрдөх шаардлагатай гэдгийг санаарай.

EMF ба гүйдэл. Батерей нь ижил шинж чанартай элементүүдийг агуулсан байх ёстой гэдгийг санах нь зүйтэй. Ажлын төлөвлөгөө Эквивалент хэлхээг зурах: Реостатыг холбох схемүүд Галваник элементүүдийг холбох схемүүд; Дүгнэлт Барьсан хэлхээ ба нөхцлөөс харахад хэлхээ тус бүр өөрийн гэсэн EMF утгатай байдаг. Хариултууд...

19-20-р зууны электродоор бүрэх технологийн хөгжил. үндсэндээ нээлттэй хэвээр байна. Энэ нь гальваник үйлдвэрлэлийг бий болгох үйл явцыг сэргээн босгох үндсэн дээр шийдвэрлэх боломжтой юм шиг санагддаг; Шинжлэх ухаан, технологийн аль салбар, тэдгээрийн тодорхой ололт амжилтыг бий болгох ёстойг хянах; цахилгаан бүрэх технологи үүсэх, хөгжүүлэх нийгэм, эдийн засгийн урьдчилсан нөхцөлийг авч үзэх. ...

Гүйдэл нь galvanostegy-ээс бага байна; төмрийн гальванопластик ваннд 10-30 а/м2-аас ихгүй байхад төмрөөр бүрэх (цахилгаан бүрэх) үед гүйдлийн нягт 2000-4000 а/м2 хүрдэг. Цайрсан бүрхүүл нь нарийн талст бүтэцтэй, бүрсэн бүтээгдэхүүний янз бүрийн хэсэгт жигд зузаантай байх ёстой - цухуйсан ба завсарлага. Энэ шаардлага нь цахилгаанаар бүрэх ажилд онцгой ач холбогдолтой ...

Галваник эс ба батерей

Галваник элемент буюу гальваник хос нь хоёр металл хавтангаас бүрдэх төхөөрөмж (нэг нь кокс хавтангаар солигдох боломжтой), нэг эсвэл хоёр өөр шингэнд дүрж, гальваник гүйдлийн эх үүсвэр болдог. Мэдэгдэж байгаа байдлаар бие биетэйгээ холбогдсон тодорхой тооны вольт элементүүд нь гальваник батерейг бүрдүүлдэг. Бүтцийн хувьд хамгийн энгийн элемент нь шавар эсвэл шилэн шилэнд дүрсэн хоёр ялтсаас бүрдэх бөгөөд энэ нь хавтангийн төрөлд тохирсон шингэнийг цутгадаг; ялтсууд нь шингэн дэх метал холбоогүй байх ёстой. D. элементүүдийг нэрлэдэг анхан шатныхэрэв тэдгээр нь гүйдлийн бие даасан эх сурвалж бол, ба хоёрдогчхэрэв тэдгээрийг цэнэглэдэг цахилгааны эх үүсвэрт удаан хугацаагаар өртсөний дараа л үр дүнтэй бол. Волтайк элементүүдийн гарал үүслийг авч үзэхдээ дараагийн гальваник батерейны өвөг болох вольт багана эсвэл Voltaic аяганы батерейгаас эхлэх ёстой.

Хүчдэлийн багана.Үүнийг бүтээхийн тулд Вольта суурь дээр нь нугалж эсвэл бүр гагнасан хос металл дугуйлан, ус эсвэл идэмхий калийн уусмалаар чийгшүүлсэн картон эсвэл даавуун дугуйлан авчээ. Эхлээд мөнгө, зэс аяга, дараа нь ихэвчлэн цайр, зэс хэрэглэдэг байсан. Диаграммд үзүүлсэн шиг тэднээс багана хийсэн. 1, тухайлбал: эхлээд зэс хавтанг байрлуулж, дээр нь цайрын хавтанг байрлуулж (эсвэл эсрэгээр), чийгшүүлсэн картон тойрог байрлуулсан; Энэ нь зэс, цайр, картон дугуйнаас бүрдсэн хоёр дахь нь давхардсан нэг хосыг бүрдүүлж, эхний хосын адил дарааллаар бие биен дээрээ наасан байна.

Дараагийн хосуудыг ижил дарааллаар үргэлжлүүлэн хэрэглэснээр та багана үүсгэж болно; чөтгөрт үзүүлсэн багана. Зүүн талд байгаа 1 нь 11 вольтын хосоос бүрдэнэ. Хэрэв тусгаарлагч, жишээлбэл, шил гэх мэт тусгаарлагчийн хавтан дээр тулгуур суурилуулсан бол түүний дундаас эхлэн баганын хагасыг (бидний зургийн доод хэсэг) цэнэглэнэ. эерэг цахилгаан, нөгөө нь (зураг дээрх дээд тал) - сөрөг. Дунд хэсэгт үл мэдэгдэх цахилгааны эрчим нь хамгийн их байдаг төгсгөлд ойртох тусам нэмэгддэг. Утаснууд нь хамгийн доод ба хамгийн өндөр хавтангаар гагнагдсан; утаснуудын чөлөөт үзүүрийг холбох нь шонгийн доод төгсгөлөөс утсаар дамжин дээд тал руу эерэг цахилгаан гүйдэл, эсрэг чиглэлд сөрөг цахилгаан хөдөлгөөнийг үүсгэдэг; цахилгаан буюу гальваник гүйдэл үүсдэг (энэ үгийг харна уу). Вольта хоёр ялгаатай металлын хавтанг хос гэж үздэг бөгөөд шингэнийг зөвхөн цахилгаан дамжуулах чадвартай гэж үздэг (Галванизмыг үзнэ үү); гэхдээ хожим тогтоосон үзлийн дагуу хос нь хоёр өөр хавтан ба шингэн давхаргаас бүрдэнэ тэдгээрийн хооронд;тиймээс баганын дээд ба доод хавтангуудыг (баруун талын 1-р зураг) арилгаж болно. Ийм багана нь 10 хосоос бүрдэх бөгөөд дараа нь түүний хамгийн доод хавтан нь зэс, дээд хэсэг нь цайр байх бөгөөд цахилгааны хөдөлгөөний чиглэл буюу гальваник гүйдлийн чиглэл нь ижил хэвээр байх болно: доод төгсгөлөөс баганын (одоо цайраас) дээд хэсэгт (зэс хүртэл). Туйлны зэс төгсгөлийг эерэг туйл, цайрын үзүүрийг сөрөг туйл гэж нэрлэдэг. Дараа нь Фарадейгийн нэр томъёонд эерэг туйл гэж нэрлэгддэг анод,сөрөг - катод. Voltaic баганыг хэвтээ тэнхлэгт байрлуулж, дотор нь харпиустай нийлсэн тусгаарлагч давхаргаар хучиж болно. Өнөө үед вольтийн туйлыг угсрах, задлахад асар их хөдөлмөр, цаг хугацаа шаардагддаг тул ашигладаггүй; гэхдээ урьд нь тэд хэдэн зуу, хэдэн мянган хосоос бүрдсэн багана ашигладаг байсан; Профессор В.Петров 1801-2 онд Санкт-Петербургт ашигласан. Заримдаа 4200 хосоос бүрдэх баганатай туршилт хийхдээ (Галванизмыг үзнэ үү) Вольта төхөөрөмжөө өөр хэлбэрээр бүтээсэн бөгөөд энэ нь хожмын батерейны хэлбэр юм. Вольтагийн батерей (корона ди таззе) нь бүлээн ус эсвэл давсны уусмал асгасан тойргийн эргэн тойронд байрлах аяганаас бүрддэг; аяга болгонд нэг нь нөгөөгийнхөө эсрэг талд хоёр өөр металл хавтан байв. Хавтан бүрийг зэргэлдээх аяганы ялгаатай хавтантай утсаар холбосон тул нэг аяганаас нөгөө аяга руу бүхэл бүтэн тойргийн дагуу ялтсууд байнга ээлжлэн солигддог: цайр, зэс, дараа нь дахин цайр, зэс гэх мэт. Тойрог хаагдах газарт. , нэг аяганд цайрын хавтан, нөгөө нь - зэс; Эдгээр гаднах хавтанг холбосон утасны дагуу гүйдэл нь зэс хавтангаас (эерэг туйл) цайрын хавтан (сөрөг туйл) руу урсах болно. Вольта энэ зайг шонтой харьцуулахад тийм ч тохиромжтой биш гэж үзсэн боловч үнэн хэрэгтээ энэ нь батерейны хэлбэр нь өргөн тархсан байв. Үнэн хэрэгтээ удалгүй вольт баганын бүтэц өөрчлөгдсөн (Cruikshank): гонзгой модон хайрцаг нь гагнасан зэс, цайрын хавтангаар хуваагдаж, шингэн цутгадаг жижиг тасалгаанууд нь энгийн вольт баганаас илүү тохиромжтой байв. Модон хөндлөн ханаар тасалгаанд хуваагдсан хайрцаг нь бүр ч илүү байсан; Зэс, цайрын хавтанг хуваалт бүрийн хоёр талд байрлуулж, дээр нь гагнаж, үүнээс гадна цоорхой үлдээжээ. Бүх чихээр дамжин өнгөрөх модон саваа нь бүх ялтсуудыг шингэнээс өргөх эсвэл усанд оруулахад үйлчилдэг байв.

Нэг шингэнтэй элементүүд.Удалгүй батерейнд янз бүрийн аргаар холбогдож болох салангид хосууд эсвэл элементүүдийг хийж эхэлсэн бөгөөд тэдгээрийн ашиг тус нь Ohm-ийн цахилгаан өдөөх (эсвэл цахилгаан хөдөлгөгч) хүчнээс хамаарч гүйдлийн хүчийг тодорхойлох томъёог илэрхийлсний дараа ялангуяа тодорхой болсон. гаднах дамжуулагч ба дотоод элементүүдийн нэгэн адил гүйдэлтэй тулгардаг элементүүд ба эсэргүүцэл дээр (Гальваник гүйдлийг үзнэ үү). Элементүүдийн цахилгаан өдөөх хүч нь метал ба шингэн ба тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс, дотоод эсэргүүцэл нь шингэн болон элементүүдийн хэмжээнээс хамаарна. Эсэргүүцлийг бууруулж, гүйдлийн эрчмийг нэмэгдүүлэхийн тулд өөр өөр ялтсуудын хоорондох шингэний давхаргын зузааныг багасгаж, металлын живсэн гадаргуугийн хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Үүнийг хийж байна Волластон элемент(Волластон - Wulsten-ийн илүү зөв дуудлагын дагуу). Цайрыг гулзайлтын зэс хавтан дотор байрлуулж, ялтсуудыг шүргэхээс сэргийлж мод эсвэл үйсэн хэсгүүдийг оруулдаг; хавтан бүрт утас, ихэвчлэн зэс гагнах; эдгээр утаснуудын төгсгөлүүд нь гаднах дамжуулагчийн дагуу зэсээс цайр, цайраас зэс рүү чиглэсэн гүйдлийг элементийн дотоод хэсгүүдээр дамжуулахыг хүссэн объекттой холбогдох болно. Ерөнхийдөө гүйдэл нь шингэний дотор урсдаг шингэн нь химийн хувьд илүү хүчтэй үйлчилдэг металлаас нөгөөд нь бага хүчтэй нөлөө үзүүлдэг.Энэ үүрэнд цайрын хавтангийн хоёр гадаргуу нь цахилгааны урсгалд үйлчилдэг; Нэг хавтангийн гадаргууг хоёр дахин нэмэгдүүлэх энэ аргыг дараа нь бүх элементүүдийг нэг шингэнээр зохион байгуулахад ашигласан. Волластоны элемент нь шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг ашигладаг бөгөөд энэ нь гүйдлийн үйл ажиллагааны явцад задардаг (Гальваник дамжуулалтыг үзнэ үү); задралын үр дүн нь цайрын исэлдэлт, цайрын сульфат үүсэх, усанд уусч, зэс хавтан дээр устөрөгч ялгарах бөгөөд ингэснээр туйлширсан төлөвт ордог (Гальваник туйлшрал ба Галваник дамжуулалтыг үзнэ үү), гүйдлийг бууруулдаг. хүч чадал. Энэхүү туйлширсан төлөвийн хэлбэлзэл нь одоогийн хүч чадлын хэлбэлзэлтэй дагалддаг.

Нэг шингэнтэй олон элементийг бид нэрлэдэг хэвлэл мэдээллийн элементүүд(Smee) ба Грен,эхнийх нь - цайрын хоёр хавтангийн дунд цагаан алт эсвэл цагаан алтжуулсан мөнгө, бүгд шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд дүрэгдсэн. Химийн үйлдэл нь Волластоны элементтэй адил бөгөөд цагаан алт дахь устөрөгчөөр туйлширдаг; гэхдээ гүйдэл бага хувьсах. Цахилгаан өдөөх хүч нь зэс цайрынхаас их байдаг.

Гренетийн элементкоксоос зүссэн хоёр хавтангийн хооронд байрлуулсан цайрын хавтангаас бүрдэнэ; Энэ элементийн шингэнийг янз бүрийн жорын дагуу бэлтгэдэг боловч үргэлж диромопотацийн давс, хүхрийн хүчил, уснаас авдаг. Нэг жорын дагуу 2500 грамм усанд 340 грамм давс, 925 грамм хүхрийн хүчил авах шаардлагатай. Цахилгаан өдөөх хүч нь Волластоны элементээс их байдаг.

Гренет элементийн үйл ажиллагааны явцад өмнөх тохиолдлуудын адил цайрын сульфат үүсдэг; харин устөрөгч нь хромын хүчлийн хүчилтөрөгчтэй нийлж ус үүсгэдэг; шингэнд хром алим үүсдэг; туйлшрал багассан боловч устгагдахгүй. Гренет элементийн хувьд Зураг дээр үзүүлсэн шиг өргөтгөсөн доод хэсэг бүхий шилэн савыг ашигладаг. 7 хүснэгт "Гальваник эс ба батерей". Цайрын хавтан дотор маш их шингэн цутгаж байна З,Энэ нь коксоос богино юм ХАМТ,хавсаргасан саваа татах замаар боломжтой байсан Т,элемент идэвхгүй байх хугацаанд шингэнээс зайлуулна. Хавчаар V, V,холбогдсон - нэг саваа обудтай Т,тиймээс цайрын хамт, нөгөө нь нүүрсний амсартай, дамжуулагчийн утаснуудын төгсгөлд хуваарилагдана. Бичлэгүүд болон тэдгээрийн хүрээ нь хоорондоо металл холбоогүй; гүйдэл нь коксоос цайр хүртэлх чиглэлд гадаад объектоор дамжин холбосон утаснуудын дагуу урсдаг. Нүүрстөрөгчийн цайрын элементийг ширээний давсны уусмалаар (Швейцарь, телеграф, дуудлагад) хэрэглэж болох бөгөөд дараа нь 9-12 сарын хугацаанд хүчинтэй байна. хайхрамжгүй.

Лаланде ба Шаперонегийн элемент,Эдисоны сайжруулсан хавтан нь цайрын хавтан ба зэсийн исэлээс шахагдсан өөр нэг хавтангаас бүрдэнэ. Шингэн нь идэмхий калийн уусмал юм. Химийн үйлдэл нь цайрын исэлдэлт бөгөөд дараа нь калитай нэгдэл үүсгэдэг; Цайрын оксидын хүчилтөрөгчөөр исэлдсэн тусгаарлагдсан устөрөгч нь үүссэн усны нэг хэсэг болж, зэс багасдаг. Дотоод эсэргүүцэл бага байна. Өдөөлтийн хүчийг нарийн тодорхойлоогүй боловч Даниелийн элементээс бага байна.

Хоёр шингэнтэй элементүүд.Устөрөгчийн элементийн хатуу биетүүдийн аль нэгэнд устөрөгч ялгарах нь гүйдлийн хүчийг бууруулж, тогтворгүй болгодог (үнэндээ цахилгаан сэтгэл хөдөлгөм) шалтгаан болдог тул устөрөгчийг ялгаруулж буй хавтанг өгөх чадвартай шингэнд байрлуулна. Хүчилтөрөгч нь устөрөгчтэй нэгдэхийн тулд гүйдэл тогтмол байх ёстой. Гренет, Лаландегийн элементүүд хараахан мэдэгдээгүй байхад Беккерел анх удаа (1829) нэрлэсэн зориулалтаар хоёр шингэнтэй зэс-цайрын элементийг бүтээжээ. Дараа нь Даниел(1836) ижил төстэй элементийг зохион бүтээсэн боловч ашиглахад илүү тохиромжтой. Шингэнийг салгахын тулд хоёр сав хэрэгтэй: цилиндр хэлбэртэй, шавар, бага зэрэг шатаасан, тиймээс сүвэрхэг, шингэнийг цутгаж, металлын аль нэгийг нь байрлуулсан нэг шилэн эсвэл паалантай шавар сав; хоёр савны хоорондох цагираг хэлбэртэй зайд өөр металлын хавтанг дүрэх өөр шингэн цутгаж байна. Даниелийн элементэд цайр нь сул хүхрийн хүчилд, зэс нь зэс (цэнхэр) сульфатын усан уусмалд дүрнэ. Зураг. Хүснэгтийн 1-д Даниелийн 3 элементийг зайнд холбосон;

цайраар гулзайлгасан цилиндрийг гадна талын шилэн аяганд, зэс хавтанг, мөн цилиндр хэлбэртэй эсвэл S үсэг шиг нугалж, дотор нь шавар цилиндрт байрлуулна. Та үүнийг эсрэгээр нь байрлуулж болно, өөрөөр хэлбэл гаднах саванд зэс. Гүйдэл нь гаднах дамжуулагчаар дамжуулан зэсээс цайр руу, эс эсвэл зай дахь шингэнээр дамжин цайраас зэс рүү урсдаг бөгөөд хоёр шингэн нь нэгэн зэрэг задардаг: цайрын сульфат нь хүхрийн хүчил бүхий саванд үүсдэг ба устөрөгч нь зэс хавтан руу ордог. Үүний зэрэгцээ зэсийн сульфат (CuSO 4) нь зэс хавтан дээр хуримтлагддаг зэс (Cu) болон тусдаа байхгүй нэгдэл (SO 4) болж задардаг бөгөөд энэ нь химийн процессоор устөрөгчтэй ус үүсгэдэг. зэс дээр бөмбөлөг хэлбэрээр ялгарах . Хоёр шингэнээр амархан нордог сүвэрхэг шавар нь химийн процессыг нэг металлаас нөгөөд хоёр шингэнээр дамжуулан бөөмсөөс бөөмс рүү дамжуулах боломжийг олгодог. Үргэлжлэх хугацаа нь түүний хүчнээс (мөн энэ нь зарим талаараа гадны эсэргүүцэлээс), түүнчлэн саванд агуулагдах шингэний хэмжээнээс хамаардаг гүйдлийн үйл ажиллагааны дараа бүх зэсийн сульфатын өнгө өөрчлөгддөг. түүний шийдэл; дараа нь зэс дээрх устөрөгчийн бөмбөлгийг салгаж, нэгэн зэрэг энэ металлын туйлшрал эхэлдэг. Энэ элементийг тогтмол гэж нэрлэдэг боловч үүнийг харьцангуйгаар ойлгох ёстой: нэгдүгээрт, ханасан витриолтой ч гэсэн сул туйлшрал байдаг, гэхдээ гол зүйл бол элементийн дотоод эсэргүүцэл эхлээд буурч, дараа нь нэмэгддэг. Энэ хоёр дахь бөгөөд гол шалтгааны улмаас элементийн үйл ажиллагааны эхэн үед гүйдэл аажмаар нэмэгдэж байгааг анзаарч, илүү их ач холбогдолтой байх тусам гүйдлийн хүч нь гадаад эсвэл дотоод эсэргүүцлийн нөлөөгөөр сулрах болно. Хагас цаг, нэг цаг ба түүнээс дээш хугацаа өнгөрсний дараа (цайртай шингэний хэмжээгээр үргэлжлэх хугацаа нь нэмэгддэг) гүйдэл нэмэгдсэнээс илүү удаан суларч, хэдэн цагийн дараа анхны хүчдээ хүрч, аажмаар суларч эхэлдэг. Хэрэв уусаагүй хэлбэрээр энэ давсны нөөцийг зэсийн сульфатын уусмалтай саванд хийвэл энэ нь гүйдэл үргэлжлэх бөгөөд цайрын сульфатын уусмалыг шинэхэн шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлээр солино. Гэсэн хэдий ч хаалттай элементийн хувьд цайртай шингэний түвшин аажмаар буурч, зэсийн хувьд энэ нь нэмэгддэг - энэ нь гүйдлийг сулруулдаг (энэ шалтгааны улмаас эсэргүүцэл ихэссэнээс) бөгөөд үүнээс гадна шингэн нэгээс шилжиж байгааг илтгэдэг. савыг нөгөө рүү шилжүүлэх (ионыг шилжүүлэх, гальваник дамжуулалт, гальваник осмосыг үзнэ үү). Зэсийн сульфат нь цайртай сав руу нэвчиж, үүнээс цайр нь зэсийг цэвэр химийн аргаар ялгаруулж, нэг хэсэг нь цайр, нөгөө хэсэг нь шавар савны хананд тунадас үүсгэдэг. Эдгээр шалтгааны улмаас гүйдэлд ашиггүй цайр, зэсийн сульфатын их хэмжээний хаягдал байдаг. Гэсэн хэдий ч Даниелийн элемент нь хамгийн тогтмол элементүүдийн нэг хэвээр байна. Шаварлаг шил нь хэдийгээр шингэнээр норсон ч гүйдэлд маш сайн эсэргүүцэл үзүүлдэг; шаврын оронд илгэн цаас хэрэглэснээр эсэргүүцлийг бууруулснаар гүйдлийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой (Карре элемент);илгэн цаасыг амьтны бөмбөлөгөөр сольж болно. Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийн оронд цайрын хувьд ширээний эсвэл далайн давсны уусмалыг ашиглаж болно; өдөөх хүч бараг ижил хэвээр байна. Химийн нөлөөг судлаагүй байна.

Майдингер элемент.Байнгын болон тасралтгүй, үүнээс гадна нэлээд тогтмол, гэхдээ сул гүйдлийн хувьд Даниел элементийн өөрчлөлт болох Майдингер элементийг (хүснэгтийн 2-р зураг) ашиглаж болно. Гаднах шил нь дээд талдаа өргөтгөлтэй, цайрын цилиндрийг дотоод уруул дээр байрлуулсан; Шилний ёроолд өөр нэг жижиг хэсгийг байрлуулсан бөгөөд үүнд зэс хуудаснаас өнхрүүлсэн цилиндр байрлуулсан эсвэл дотоод савны ёроолд зэс тойрог байрлуулж, дараа нь зэсийн сульфатын уусмалаар дүүргэнэ. Үүний дараа магнийн сульфатын уусмалыг сайтар асгаж, гадна талын савны бүхэл бүтэн зайг дүүргэж, илүү өндөр жинтэй тул витриолын уусмалыг нүүлгэдэггүй. Гэсэн хэдий ч шингэнийг тараах замаар vitriol нь аажмаар цайр руу хүрч, зэсээ орхидог. Энэхүү уусмалын ханасан байдлыг хадгалахын тулд элемент дотор зэсийн сульфат, усны хэсгүүд бүхий хөмөрсөн шилэн колбыг байрлуулна. Дамжуулагч нь металаас гадагш гардаг; шингэнд байрлах тэдгээрийн хэсэг нь гуттаперча бүрхүүлтэй байдаг. Элемент дэх шавар сав байхгүй байгаа нь түүний хэсгүүдийг өөрчлөхгүйгээр удаан хугацаагаар ашиглах боломжийг олгодог; гэхдээ түүний дотоод эсэргүүцэл өндөр, түүнийг нэг газраас нөгөөд нь маш болгоомжтой шилжүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь гүйдэлд ашиггүй зэсийн сульфат их хэмжээгээр агуулдаг; жижиг элементийн колбонд 1/2 кг орчим витриол хийнэ. Энэ нь цахилгаан утас, цахилгаан дуудлага болон бусад ижил төстэй тохиолдлуудад маш тохиромжтой бөгөөд хэдэн сарын турш зогсож чаддаг. Callot болон Trouvé-Callot элементүүдМайдингерийн элементүүдтэй төстэй боловч сүүлчийнхээс илүү энгийн. КрестенСанкт-Петербургт тэрээр мөн Майдингер элементийн ашигтай өөрчлөлтийг зохион байгуулсан. Томсон элементтаваг эсвэл тавиур хэлбэрээр өөрчлөгдсөн Даниелийнх байдаг; Илгэн цаасаар хийсэн сүвэрхэг хавтгай мембран нь нэг шингэнийг нөгөөгөөс нь тусгаарладаг боловч та мембрангүйгээр хийж болно. Siemens элементТэгээд Халскемөн Даниелийн ангилалд багтдаг. Миноттогийн элемент.Шилэн савны ёроолд зэсийн тойрог байрладаг бөгөөд дээр нь зэсийн сульфатын талстууд цутгаж, дээр нь цайрын тойрог байрлуулсан зузаан цахиурлаг элсний давхарга байдаг. Бүх зүйл усаар дүүрсэн. Телеграфын шугам дээр 1 1/2-оос 2 жил үргэлжилнэ. Элсний оронд та амьтны нүүрс нунтаг (Дарсонвал) авч болно. Trouvé элемент.Доод талд нь зэсийн сульфат, дээд талд нь цайрын сульфатаар шингээсэн цаасаар хийсэн дугуй багана бүхий зэс тойрог. Цаасыг чийгшүүлэх бага хэмжээний ус нь элементийг идэвхжүүлдэг. Эсэргүүцэл нь нэлээд өндөр, үйлдэл нь урт, тогтмол байдаг.

Grove элемент,цагаан алт-цайры; цагаан алт нь хүчтэй азотын хүчилд, цайр нь сул хүхрийн хүчилд дүрнэ. Гүйдлийн нөлөөгөөр ялгарсан устөрөгч нь азотын хүчил (NHO 2) хүчилтөрөгчөөр исэлддэг бөгөөд энэ нь азотын ангидрид (N 2 O 4) болж хувирдаг бөгөөд ялгарсан улаан улбар шар өнгийн уур нь амьсгалахад хортой бөгөөд бүх зэсийг сүйтгэдэг. аппаратын эд анги, тиймээс хар тугалгааар хийсэн нь дээр. Эдгээр элементүүдийг зөвхөн утааны бүрээстэй лабораторид ашиглах боломжтой бөгөөд энгийн өрөөнд тэдгээрийг зуух эсвэл задгай зууханд байрлуулах ёстой; тэдгээр нь өндөр өдөөх хүч, бага дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг - өндөр гүйдлийн бат бэхийн бүх нөхцөл нь тогтмол байх тусам элементэд агуулагдах шингэний хэмжээ их байх болно. Зураг. Хүснэгтийн 6-т ийм хавтгай хэлбэртэй элементийг харуулав; гадна талд баруун талд нь элементийн цагаан алт хуудастай холбогдсон нугалж цайрын хавтан байдаг Зхоёр дахь элемент, түүний нугалахад хавтгай шавар сав байна Вцагаан алтны хувьд. Зүүн талд нь цайрын элементэд хавчуулсан, гурав дахь элементэд хамаарах цагаан алтны хуудас байна. Энэ хэлбэрийн элементүүдийн хувьд дотоод эсэргүүцэл нь маш бага боловч бага хэмжээний шингэнээс болж гүйдлийн хүчтэй нөлөө удаан үргэлжлэхгүй. Дээр дурдсан ерөнхий дүрмийн дагуу гүйдэл нь цагаан алтнаас гаднах дамжуулагчаар цайр руу урсдаг.

Бунсен элемент(1843), нүүрс цайр нь өмнөхийг бүрэн орлож, үнэтэй цагаан алтыг кокс хавтангаар сольсон тул түүнээс хямд юм. Шингэнүүд нь Grove элементтэй ижил, цахилгаан өдөөх хүч ба эсэргүүцэл нь ойролцоогоор ижил байна; гүйдлийн чиглэл ижил байна. Үүнтэй төстэй элементийг Зураг дээр үзүүлэв. 3 ширээ; үсгээр тэмдэглэгдсэн нүүрс хавтан ХАМТ,+ тэмдэг бүхий металл хавчаартай; энэ нь элементийн эерэг туйл буюу анод юм. Цайрын цилиндрээс Зхавчаартай (сөрөг туйл, эсвэл катод) батерейны хувьд хоёр дахь элементийн нүүрстөрөгчийн хавтан дээр наасан өөр хавчаар бүхий хавтан байдаг. Гроув анх өөрийн элемент дэх цагаан алтыг нүүрсээр сольсон боловч түүний туршилтууд мартагдсан байв. Дарсонвалын элемент,нүүрстөрөгч-цайры; нүүрсний хувьд 1/20 хүхрийн хүчил агуулсан 2 боть устай, азот ба давсны хүчлийн холимог, тус бүр 1 боть. Фора элемент.- Коксын баарны оронд бал чулуу, шавраар хийсэн савыг ашигладаг; Тэнд азотын хүчил цутгадаг. Бунсений элементийн энэхүү гадаад өөрчлөлт нь азотын хүчлийн хэрэглээг илүү бүрэн гүйцэд болгодог.

Сосновскийн элемент.- натрийн гидроксид эсвэл калийн гидроксидын уусмал дахь цайр; 1 эзэлхүүн азотын хүчил, 1 эзэлхүүн хүхрийн хүчил, 1 эзэлхүүн давсны хүчил, 1 эзэлхүүн уснаас бүрдэх шингэн дэх нүүрс. Маш өндөр цахилгаан өдөөх хүчээрээ гайхалтай.

Каллан элемент.- Бунсений элементийн нүүрстөрөгчийг төмрөөр сольсон; өдөөх хүч нь нүүрс ашиглах үеийнхтэй ижил хэвээр байна. Төмөр нь идэвхгүй байдалд байгаа тул азотын хүчилд өртдөггүй. Төмрийн оронд цахиурын агууламжтай цутгамал төмрийг ашигтайгаар ашиглаж болно.

Поггендорфын элементнь азотын хүчлийг Гренетийн элементтэй төстэй шингэнээр сольсноор Бунсений элементээс ялгаатай. 100 хэсэг усанд ууссан калийн бихромат жингийн 12 хэсэгт 25 хэсэг хүчтэй хүхрийн хүчил нэмнэ. Өдөөлтийн хүч нь Бунсений элементтэй адил байна; гэхдээ дотоод эсэргүүцэл нь илүү их байдаг. Устөрөгчийг исэлдүүлэхийн тулд дээрх шингэн дэх хүчилтөрөгч ижил эзэлхүүнтэй азотын хүчилээс бага байна. Эдгээр элементүүдийг ашиглах үед үнэргүй байх нь бусад давуу талуудтай хослуулан хэрэглэхэд хамгийн тохиромжтой болсон. Гэсэн хэдий ч туйлшрал бүрэн арилаагүй байна. Имшенецкийн элемент,нүүрстөрөгч-цайры. Хромын хүчлийн уусмал дахь графит (нүүрстөрөгч) хавтан, натрийн сульфидын давсны уусмал дахь цайр. Өндөр өдөөгч хүч, дотоод эсэргүүцэл бага, цайрын бараг бүрэн ашиглалт, хромын хүчлийг маш сайн хэрэглэдэг.

Лекланш элемент,нүүрстөрөгч-цайры; исэлдүүлэгч шингэний оронд дотоод, шингэн нэвчилттэй шавар саванд коксын нунтаг (5-р хүснэгт) холилдсон нүүрсний хавтан дээр нунтаг (том) манганы хэт исэл агуулсан; Тусгай хэлбэртэй колбоны нэг буланд гадна талд цайрын саваа байрлуулна. Шингэн - аммиакийн усан уусмал - гаднаас цутгаж, шавар саванд нүүрс (кокс) руу нэвтэрч, манганы хэт ислийг норгох; савны дээд хэсэг нь ихэвчлэн давирхайгаар дүүрдэг; хий гарахын тулд нүх үлдээдэг. Даниел ба Бунсений элементүүдийн хооронд өдөөлтийн хүч дундаж, эсэргүүцэл өндөр байна. Хаалттай үлдсэн энэ элемент нь хурдацтай буурч буй хүч чадлын гүйдлийг өгдөг боловч телеграф болон гэрийн хэрэглээнд шингэн нэмэхэд нэгээс хоёр жил үргэлжилнэ. Аммиак (NH 4 Cl) задрахад хлор нь цайр болж, цайрын хлорид, аммиакийг нүүрстэй хамт үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчөөр баялаг манганы хэт исэл нь бага багаар исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдэлд ордог боловч массын бүх хэсэгт шавар савыг дүүргэдэггүй. Манганы хэт ислийг илүү бүрэн дүүрэн ашиглах, дотоод эсэргүүцлийг багасгахын тулд эдгээр элементүүдийг шавар савгүйгээр байрлуулж, манганы хэт исэл, нүүрснээс хавтанцар шахаж, тэдгээрийн хооронд коксыг байрлуулна. 4 ширээ. Эдгээр төрлийн элементүүдийг хаалттай, зөөвөрлөхөд хялбар болгож болно; шилийг эвэртэй резинээр сольсон. Гефф мөн энэ элементийг өөрчилсөн бөгөөд аммиакийн уусмалыг цайрын хлоридын уусмалаар сольсон.

Мари-Девийн элемент,Нүүрс цайр нь нүүрстэй хамт усаар чийгшүүлж, сүвэрхэг шавар саванд хийсэн мөнгөн усны сульфатын (Hg 2 SO 4) зуурсан гурилтай төстэй массыг агуулдаг. Сул хүхрийн хүчил эсвэл бүр усыг цайр руу цутгадаг, учир нь эхнийх нь гүйдлийн нөлөөгөөр мөнгөн усны давснаас аль хэдийн ялгарч, устөрөгч исэлдэж, нүүрсээр металл мөнгөн ус ялгардаг тул хэсэг хугацааны дараа элемент нь цайр-мөнгөн ус болдог. Нүүрсний оронд цэвэр мөнгөн ус хэрэглэхэд цахилгаан өдөөх хүч өөрчлөгддөггүй; энэ нь Leclanche элементээс арай том, дотоод эсэргүүцэл их байна. Телеграф болон ерөнхийдөө тасалдсан гүйдлийн үйл ажиллагаанд тохиромжтой. Эдгээр элементүүдийг эмнэлгийн зориулалтаар ч ашигладаг бөгөөд мөнгөн усны сульфатын ислээр (HgSO 4) цэнэглэхийг илүүд үздэг. Эмнэлгийн болон бусад зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой энэ элементийн хэлбэр нь эвэртэй резинэн өндөр цилиндр бөгөөд дээд тал нь цайр, нүүрс, доод тал нь ус, мөнгөн усны сульфат агуулдаг. Хэрэв элементийг доош нь эргүүлсэн бол энэ нь үйлчилдэг боловч эхний байрлалд гүйдэл үүсгэдэггүй.

Уоррен Деларугийн элемент- цайр-мөнгө. Илгэн цаасны хоолойд байрлуулсан ууссан мөнгөн хлорид (AgCl) цилиндрээс нарийн мөнгөн тууз цухуйсан; цайр нь нимгэн саваа хэлбэртэй байдаг. Хоёр металлыг парафин таглаагаар битүүмжилсэн шилэн хоолойд хийнэ. Шингэн нь аммиакийн уусмал (1 литр ус тутамд 23 хэсэг давс). Цахилгаан өдөөх хүч нь Даниел элементтэй бараг ижил (бага зэрэг илүү) юм. Мөнгөний металл нь мөнгөн хлоридоос элементийн мөнгөн туузан дээр хуримтлагддаг бөгөөд туйлшрал үүсэхгүй. Тэдгээрээс хийсэн батерейг ховордсон хий дэх гэрлийг нэвтрүүлэх туршилтанд ашигласан (V, Warren Delarue). Жеффэдгээр элементүүдийг авч явахад хялбар болгосон төхөөрөмжийг өгсөн; эмнэлгийн индукцийн ороомог болон шууд гүйдэлд ашигладаг.

Duchaumin, Partz, Figier-ийн элементүүд.Эхнийх нь цайр-нүүрстөрөгч; цайрыг ширээний давсны сул уусмалд, нүүрс - төмрийн хлоридын уусмалд хийнэ. Тогтворгүй, бага зэрэг судлагдсан. Парц цайрыг төмрөөр сольсон; ширээний давсны уусмал 1.15 нягттай, төмрийн хлоридын уусмал 1.26 нягттай. Өмнөхөөсөө илүү сайн, гэхдээ цахилгаан өдөөх хүч бага байна. Figier төмрийн сульфатын ханасан уусмалаар хлорын урсгалыг дамжуулж олж авсан төмрийн нүүрсний элементэд нэг шингэнийг ашигладаг. Ниод элемент,нүүрстөрөгч-цайры. Цайр нь цайруулагчаар бүрхэгдсэн кокс хавтанг агуулсан сүвэрхэг шавар цилиндрийг тойрсон цилиндр хэлбэртэй байдаг. Элемент нь лаваар дүүргэсэн таглаагаар битүүмжилсэн; ширээний давсны уусмал (100 хэсэг ус тутамд 24 хэсэг) нүхээр цутгаж байна. Цахилгаан өдөөх хүч их байна; Гадны жижиг эсэргүүцэл дээр тогтмол, бага зэрэг удаан үргэлжилсэн нөлөөгөөр энэ нь удалгүй сулардаг боловч элемент нэг эсвэл хоёр цаг идэвхгүй болсны дараа өмнөх үнэ цэнэдээ хүрдэг.

Хуурай элементүүд.Элементийн сүвэрхэг биед шингэх үед шингэн байгаа нь тодорхойгүй элементүүдэд энэ нэрийг өгч болно; тэднийг дуудсан нь дээр байх нойтон.Үүнд дээр дурдсан зэс-цайрын Trouvé элемент болон Germain өөрчилсөн Leclanche элемент орно. Энэ нь кокосын гаргаж авсан эслэгийг ашигладаг; Үүнээс шингэн ба хийг хүчтэй шингээх, хуурай мэт харагдах, даралтын дор зөвхөн нойтон дүр төрхийг олж авах массыг бэлтгэдэг. Зөөврийн хувьд хялбар, цахилгаан утас, утасны станцуудад тохиромжтой. Гипс агуулсан Gasner элементүүд (нүүрстөрөгч-цайры), магадгүй цайрын хлорид эсвэл аммиакаар шингээсэн (нууцлагдсан). Сүүлчийн үйлдэл эхэлснээс хойш хэсэг хугацааны дараа өдөөх хүч нь Лекланш элементтэй ойролцоогоор ижил байна; дотоод эсэргүүцэл нь Лекланшаас бага. Хуурай Leclanche-Barbier эсийн гаднах цайрын цилиндр ба манганы хэт ислийг агуулсан бөөгнөрөлийн дотоод хөндий цилиндрийн хоорондох зай нь үл мэдэгдэх найрлагатай ханасан уусмал болох гипсээр дүүргэгдсэн байдаг. Эдгээр элементүүдийн эхний, нэлээд урт туршилтууд нь тэдэнд таатай байсан. Желатин-глицерин элемент Кузнецовазэс-цайры байдаг; Дотор болон гадна талд цагаан тугалга наасан ёроолтой парафин шингээсэн картон хайрцагнаас бүрдэнэ. Буталсан зэсийн сульфатын давхаргыг цагаан тугалга дээр асгаж, дээр нь хүхрийн хүчил агуулсан желатин-глицерин массыг хийнэ. Энэ масс хатуурах үед буталсан цайрын давхаргыг цутгаж, дахин ижил массаар дүүргэнэ. Эдгээр элементүүд нь вольт багана шиг зайг бүрдүүлдэг. Дуудлага, телеграф, утас зэрэгт зориулагдсан. Ерөнхийдөө янз бүрийн хуурай элементүүдийн тоо маш их ач холбогдолтой; Гэхдээ ихэнх тохиолдолд шингэн ба бөөгнөрөл нь нууцлаг найрлагатай тул тэдгээрийн талаар дүгнэлт хийх нь зөвхөн практикт боломжтой боловч шинжлэх ухааны аргаар биш юм.

Том гадаргуутай, бага эсэргүүцэлтэй элементүүд.Богино, нэлээд зузаан утас эсвэл хавтанг гэрэлтүүлэх шаардлагатай тохиолдолд, жишээлбэл, зарим мэс заслын үйл ажиллагааны явцад (Галванокустикийг үзнэ үү) шингэнд дүрсэн том металл гадаргуутай элементүүдийг ашигладаг бөгөөд энэ нь дотоод эсэргүүцлийг бууруулж, улмаар дулааныг нэмэгдүүлдэг. одоогийн. Волластоны гадаргуугийн хоёр дахин нэмэгдүүлэх аргыг Зураг дээр үзүүлсэн шиг олон тооны хавтангаас гадаргуугийн найрлагад хэрэглэдэг. 2, хаана y, y, y- ижил металлын хавтанг ялтсуудын хоорондох зайд байрлуулна ts, ts, ts, tsбусад металл.

Бүх ялтсууд бие биентэйгээ параллель бөгөөд хүрч болохгүй, гэхдээ ижил нэртэй бүгд гадаад утсаар нэг бүхлээр холбогддог. Энэ бүхэл бүтэн систем нь хоёр хавтангийн нэгэн жигд элемент бөгөөд тус бүр нь зургаа дахин их гадаргуутай, ялтсуудын хоорондох шингэний давхаргын зузаан нь зурагт үзүүлсэн хоёр хавтан бүрийн хоорондох зайтай тэнцүү байна. Энэ зууны эхээр (1822) аль хэдийн том металл гадаргуутай төхөөрөмжүүд баригдсан. Эдгээрт дефлагратор гэж нэрлэгддэг Gare том элемент орно. Фланел эсвэл модон саваагаар тусгаарлагдсан урт урт цайр, зэс хуудсыг өнхрүүлэн өнхрүүлж, хуудаснууд нь бие биентэйгээ металл холбоогүй байдаг. Энэ галзуу нь шингэн саванд дүрж, маш бага гадны эсэргүүцэлтэй ажиллах үед маш өндөр гүйдэл үүсгэдэг. Хуудас бүрийн гадаргуу нь ойролцоогоор 50 хавтгай дөрвөлжин метр юм. фут (4 кв. метр). Өнөө үед ерөнхийдөө тэд элементүүдийн дотоод эсэргүүцлийг багасгахыг хичээдэг боловч зарим нэг хэрэглээнд, жишээлбэл, халуун утас эсвэл хавтангаар өвдөлттэй ургалтыг таслах мэс засал хийх, каутеризаци хийх зорилгоор тусгай том гадаргууг өгдөг. ). Бага эсэргүүцэлтэй дамжуулагчийг халаадаг тул дотоод эсэргүүцлийг багасгах замаар гүйдлийг яг нарийн гаргаж авах боломжтой. Тиймээс олон тооны ялтсуудыг galvanocoustic элементүүдэд байрлуулж, Зураг дээр үзүүлсэнтэй төстэй байрлуулсан байна. 2 текст. Төхөөрөмж нь ямар ч онцгой шинж чанаргүй боловч ашиглахад тохиромжтой; Жишээлбэл, Парис, Лион, Монпелье, Брюссельд ашиглагддаг нүүрстөрөгчийн цайрын эсүүд эсвэл хром шингэнтэй Шардин батерейнууд. Батерейг ажиллуулахын өмнө маш бага эсэргүүцэлтэй гүйдлийн тоолуур (амперметр эсвэл амперметр) ашиглах шаардлагатайг операторуудад анхааруулах хэрэгтэй.

Ердийн элементүүдЦахилгаан өдөөгч хүчийг бие биетэйгээ харьцуулахдаа ердийн хэмжүүр болохын тулд тэдгээрийг нээлттэй байлгахад аль болох урт хугацаанд цахилгаан өдөөх хүчийг хадгалах эсвэл тогтмол потенциалын зөрүүтэй байх ёстой. Энэ зорилгоор Rainier зэс-цайрын хосыг санал болгосон бөгөөд зэсийн гадаргуу нь цайртай харьцуулахад маш том байдаг. Шингэн нь 1000 хэсэг усанд 200 хэсэг хуурай ширээний давсны уусмал юм. Энэ нөхцөлд энэ элементийг өндөр эсэргүүцэлтэй хэлхээнд богино хугацаанд оруулбал зэсийн туйлшрал маш сул байна. Ердийн элемент Латимер Кларкцайрын сульфат, мөнгөн ус, мөнгөн усны сульфидын давсны уусмал дахь цайраас бүрдэнэ (Hg 2 SO 4). Ердийн элемент Флеминг,тодорхой, үргэлж тогтмол нягттай зэсийн сульфат ба цайрын сульфатын уусмал бүхий зэс-цайры. Ердийн элемент Лондонгийн шуудан, телеграфын алба,зэс-цайры, цайрын сульфатын уусмал, зэстэй зэсийн сульфатын талстууд нь маш тохиромжтой. Флеминг элементийн цахилгаан өдөөх хүчийг өгүүллийн төгсгөлд байгаа хавтанг харна уу.

Хоёрдогч элементүүд,эсвэл батерей, 50 жилийн турш онцгой анхаарал хандуулаагүй байсан Риттерийн хоёрдогч баганаас (Галванизмыг үзнэ үү) үүссэн. Ямар нэг шингэнд дүрсэн зэс ялтсуудаас бүрдэх Риттерийн багана нь түүн дээр байрлах вольт баганын үйлчлэлийн дараа туйлширч, дараа нь өөрөө гүйдэл үүсгэж, түүний чиглэл нь анхдагч гүйдлийн эсрэг байв. 1859 онд Планте хоёр хар тугалга хуудаснаас бүрдэх элементийг Gare дефлагратор шиг спираль хэлбэрээр ороосон, харилцан металл холбоогүй, сул хүхрийн хүчилд дүрсэн элементийг бүтээжээ. Нэг хар тугалганы хуудсыг анод (эерэг туйл), нөгөөг нь цуваа холбосон дор хаяж 2 Бунсен эсвэл Поггендорф эсээс бүрдсэн батерейны катод руу холбож, шингэнд урсаж буй гүйдлийг хар тугалганаас хар тугалга руу дамжуулж, улмаар үүснэ. Анодтой холбосон хар тугалганы хавтан дээрх хүчилтөрөгч, катодтой холбогдсон хуудсан дээрх устөрөгчийг салгах. Анодын хавтан дээр хар тугалганы хэт ислийн давхарга үүсдэг бол катодын хавтан нь исэлээс бүрэн цэвэрлэгддэг. Хавтануудын нэг төрлийн бус байдлаас шалтгаалан тэдгээр нь их хэмжээний цахилгаан өдөөх хүчээр хос болж, өмнөхөөсөө эсрэг чиглэлд гүйдэл үүсгэдэг. Хоёрдогч элементэд үүсч, анхдагч батерейны өдөөх хүчний эсрэг чиглэсэн их өдөөх хүч нь сүүлийнх нь эхнийхээс давах шаардлагыг тавьсан шалтгаан юм. Цуврал холбосон Поггендорфын хоёр элемент нь ойролцоогоор 4 вольтын сэтгэл хөдөлгөм хүчтэй байдаг бол Plante элемент нь ердөө 2 1/2 орчим байдаг. Зэрэгцээ холбогдсон 3 эсвэл 4 Plante элементийг цэнэглэхийн тулд (Гальваник батерейг үзнэ үү), үнэндээ өмнөх 2 Poggendorff элемент хангалттай байх боловч тэдний үйлдэл нь хар тугалганы ийм том гадаргууг исэлдүүлэхэд маш удаан байх болно; Тиймээс, жишээлбэл, зэрэгцээ холбогдсон 12 Plante элементийг нэгэн зэрэг цэнэглэхийн тулд та хэдэн цагийн турш 6-8 вольтын сэтгэл хөдөлгөм хүчээр 3-4 Бунсений элементийн үйлдэл хийх хэрэгтэй. Цэнэглэсэн Plante эсүүд нь цувралаар холбогдсон 24 вольтын цахилгаан өдөөх хүчийг хөгжүүлж, жишээлбэл, цэнэглэж буй батерейгаас илүү улайсдаг гэрлийг үүсгэдэг боловч хоёрдогч батерейны нөлөө богино байх болно. Хоёрдогч батерейгаар хөдөлж буй цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ нь анхдагч батарейгаас дамжин өнгөрөх цахилгааны хэмжээнээс ихгүй боловч илүү их хүчдэл эсвэл боломжит зөрүүгээр гадаад дамжуулагчаар дамждаг тул богино хугацаанд зарцуулагддаг.

Төрөл бүрийн практик сайжруулалтын дараа ургамлын эсүүдийг батерей гэж нэрлэдэг. 1880 онд Фор хар тугалганы ялтсуудыг улаан тугалга, өөрөөр хэлбэл бэлэн хар тугалганы ислээр бүрэх санааг гаргаж ирсэн бөгөөд анхдагч гүйдлийн нөлөөн дор нэг хавтан дээр исэлдүүлэн исэлдүүлэхгүй байв. бусад. Гэхдээ улаан тугалга холбох арга нь техникийн сайжруулалтыг шаарддаг бөгөөд энэ нь үндсэндээ хоосон эсүүдийг улаан хар тугалга, сул хүхрийн хүчил дэх литаржаар дүүргэдэг хар тугалгатай торыг ашиглах явдал байв. Фиц-Жералд батерей нь ямар ч металл суурьгүй хар тугалганы исэл хавтанг ашигладаг; Ерөнхийдөө маш олон батерейны системүүд байдаг бөгөөд энд зөвхөн хамгийн шилдэгүүдийн нэг нь зураг байна (хүснэгтийн 8-р зураг). Хагены хар тугалганы сараалж нь бие бие рүүгээ харсан хоёр цухуйгаас бүрдэх бөгөөд энэ нь хар тугалганы ислийн хэсгүүдийг хүрээнээс унахаас сэргийлдэг; шугамын дагуу тусгайлан дүрсэлсэн зүсэлт abТэгээд CDҮндсэн зураг нь энэ хүрээний бүтцийг тайлбарладаг. Нэг хүрээ нь улаан хар тугалга, нөгөө нь литаржаар дүүрсэн (хар тугалганы исэлдэлтийн хамгийн бага түвшин). Сондгой тоо, ихэвчлэн тав, долоон ялтсуудыг чөтгөрт тайлбарласантай ижил аргаар холбодог. 2; эхний тохиолдолд 3, хоёр дахь тохиолдолд 4 нь литаржаар хучигдсан байдаг. Оросын техникчдээс Яблочков, Хотинский нар батерейны дизайнаас ашиг тусаа авсан. Нэг техникийн таагүй байдлыг бий болгодог эдгээр хоёрдогч элементүүд нь маш том жин бөгөөд энэ зорилгоор динамоны шууд гүйдлийг ашиглах боломжгүй тохиолдолд гэрийн цахилгаан гэрэлтүүлгийн төрөл бүрийн техникийн хэрэглээг хүлээн авсан. Нэг газар цэнэглэгдсэн батерейг өөр газар зөөвөрлөх боломжтой. Тэд одоо үндсэн элементүүдээр биш, харин зарим тусгай дүрмийн дагуу динамогоор цэнэглэгддэг (Динамо, Цахилгаан гэрэлтүүлгийг үзнэ үү).

Галваник батерейны найрлага.Батерей нь гурван төрлийн элементүүдээс бүрддэг: 1) цуврал холболт, 2) зэрэгцээ холболт, 3) өмнөх хоёрын хосолсон. Зураг дээр. 1-р хүснэгтэд Даниелын 3 элементийн цуваа холболтыг үзүүлэв: баруун талаас нь тоолох эхний хосын цайр нь хоёр дахь хосын зэстэй, хоёр дахь хосын цайр нь гурав дахь хосын зэстэй зэс туузаар холбогддог. Эхний хосын зэсийн чөлөөт төгсгөл нь анод буюу зайны эерэг терминал юм; Гурав дахь хосын чөлөөт төгсгөл нь катод буюу зайны сөрөг терминал юм. Эдгээр ижил элементүүдийг зэрэгцээ холбохын тулд бүх цайрыг бие биентэйгээ металл туузаар холбож, бүх зэс хуудсыг соронзон хальс эсвэл утсаар холбож, цайраас тусдаа нэг бүхэлд нь холбох ёстой; нийлмэл цайрын гадаргуу нь катод, зэсийн нарийн гадаргуу нь анод байх болно. Ийм батерейны үйлдэл нь нэг эсийн үйл ажиллагаатай адил бөгөөд энэ нь зайны нэг үүрээс гурав дахин том гадаргуутай байх болно. Эцэст нь гурав дахь холболтын аргыг дор хаяж 4 элементэд хэрэглэж болно. Тэдгээрийг хоёр зэрэгцээ холбосноор бид хоёр нарийн төвөгтэй анод, ижил хоёр катодыг авдаг; Эхний комплекс анодыг хоёр дахь комплекс катодтой холбосноор бид давхар гадаргуутай хоёр элементийн зайг олж авдаг. Хараал ид. 3 бичвэрт 8 элементийн хоёр өөр нийлмэл нэгдлүүдийг дүрсэлсэн бөгөөд тус бүр нь хар зайгаар тусгаарлагдсан хоёр төвлөрсөн цагиргаар дүрслэгдсэн байдаг. Нарийвчилсан мэдээлэлгүйгээр бид эдгээр батерейг бүтээх арга нь дээр дурдсанаас ялгаатай болохыг анхаарна уу.

(I)-д 4 элемент цуваа холбогдсон боловч нэг төгсгөлд гаднах хоёр цайр нь металл туузаар холбогддог. КК,ба эсрэг талд нь хоёр гаднах зэс хавтанг хавтангаар холбосон АА,аль нь анод, харин QC - цуваа холбогдсон давхар гадаргуугийн 4 элементтэй тэнцэх цогц батерейны катод. Зураг 3 (II) нь цуваа холбосон дөрвөлжин гадаргуугийн хоёр элементтэй тэнцэх зайг харуулж байна. Тодорхой хэлбэрээр бүрдсэн батерейг ашиглах шаардлагатай тохиолдлуудыг өгөгдсөн тооны гальваник элемент бүхий аливаа дамжуулагч дээр хамгийн сайн нөлөө үзүүлэхийн тулд үүнээс үүдэлтэй дүрмийг баримтлан Ом-ийн томъёогоор (гальван гүйдэл) бүрэн тодруулсан болно. Дотор нь эсэргүүцэл нь гадаад дамжуулагчийн эсэргүүцэлтэй тэнцүү, эсвэл ядаж түүнд аль болох ойрхон байхаар тэдгээрээс зайг бүрдүүлэх шаардлагатай. Цуваа холболттой бол дотоод эсэргүүцэл нь холбогдсон хосуудын тоотой пропорциональ хэмжээгээр нэмэгдэж, зэрэгцээ холболттой бол эсрэгээр эсэргүүцэл нь энэ тоотой пропорциональ буурдаг гэдгийг бид нэмж хэлэх ёстой. Тиймээс гальваник гүйдэлд маш их эсэргүүцэл үзүүлдэг телеграфын шугам дээр батерейнууд нь цувралаар холбогдсон элементүүдээс бүрддэг; мэс заслын үйл ажиллагаанд (гальванокаустик) зэрэгцээ холбогдсон элементүүдийн зай шаардлагатай. Тамд дүрслэгдсэн. 3 (I) батерей нь нэг эсийн дотоод эсэргүүцлээс хоёр дахин их гадаад эсэргүүцэлтэй ажиллах 8 эсийн хамгийн сайн хослолыг илэрхийлдэг. Хэрэв гадаад эсэргүүцэл нь эхнийхээс дөрөв дахин бага байсан бол батерейг тамын дүр төрхтэй болгох хэрэгтэй. 3 (II). Энэ нь Ом-ийн томъёог ашиглан тооцоолсон үр дүнд бий. [Элемент ба батерейны талаар Ниодетийн бүтээлийг үзнэ үү (Д. Головын орос орчуулгаар - “Цахилгаан элементүүд” 1891); бага дэлгэрэнгүй: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. "Цахилгаан" сэтгүүлийн нийтлэлүүд, 1891, 1892]

Галваник эсийн харьцуулалтөөр хоорондоо. Үүнтэй холбоотой тэмдэглэлийг элементүүдийн тайлбарт хэсэгчлэн өгсөн. Гальваник элементийн ач тусыг түүний үүсгэж буй гүйдлийн хүч, үйл ажиллагааны үргэлжлэх хугацаа, тухайлбал эхний хэмжигдэхүүний үржвэрээр хэмждэг. Хэрэв бид амперыг гүйдлийн нэгж болгон (Гальваник гүйдлийг үзнэ үү), цагийг цаг хугацааны нэгж болгон авбал гальваник эсийн гүйцэтгэлийг ампер-цагаар хэмжиж болно. Жишээлбэл, батерей нь хэмжээнээсээ хамааран 40-90 ампер цаг хүртэл ажиллах боломжтой. Уурын морины нэг цагийн ажилтай дүйцэх цахилгаан гүйдлийн хүчийг хэмжих аргуудыг "Ажил, цахилгаан гүйдлийн энерги" хэсгээс үзнэ үү.

Өнөөдөр гальваник эсүүд нь хамгийн түгээмэл химийн эсүүдийн нэг бөгөөд тэдгээрийн дутагдалтай талуудыг үл харгалзан тэдгээрийг цахилгаан инженерчлэлд идэвхтэй ашиглаж, байнга сайжруулж байдаг.

Үйл ажиллагааны зарчим

Гальваник элемент хэрхэн ажилладаг тухай хамгийн энгийн жишээ нь иймэрхүү харагдаж байна. Хүхрийн хүчлийн усан уусмал бүхий шилэн саванд хоёр хавтанг дүрнэ: нэг нь зэс, хоёр дахь нь цайр. Тэд элементийн эерэг ба сөрөг туйл болж хувирдаг. Хэрэв эдгээр туйлууд нь дамжуулагчтай холбогдсон бол та хамгийн энгийн зүйлийг олж авдаг элемент дотор гүйдэл нь сөрөг цэнэгтэй цайрын хавтангаас эерэг цэнэгтэй зэс хавтан руу урсах болно. Гадаад хэлхээнд цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөн эсрэг чиглэлд явагдана.

Гүйдлийн нөлөөн дор устөрөгчийн ион ба хүхрийн хүчлийн хүчиллэг үлдэгдэл өөр өөр чиглэлд шилжих болно. Устөрөгч нь зэс хавтанд, хүчиллэг үлдэгдэл нь цайрын хавтан руу цэнэгээ өгөх болно. Энэ нь элементийн терминал дахь хүчдэлийг хадгалах болно. Үүний зэрэгцээ устөрөгчийн бөмбөлөгүүд зэс хавтангийн гадаргуу дээр тогтох бөгөөд энэ нь гальваник эсийн үйл ажиллагааг сулруулна. Устөрөгч нь хавтангийн металлтай хамт нэмэлт хүчдэл үүсгэдэг бөгөөд үүнийг туйлшралын цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэж нэрлэдэг. Энэхүү EMF-ийн цэнэгийн чиглэл нь гальваник эсийн EMF-ийн цэнэгийн чиглэлийн эсрэг байна. Бөмбөлөгүүд нь өөрөө элементэд нэмэлт эсэргүүцэл үүсгэдэг.

Бидний үзсэн элемент бол сонгодог жишээ юм. Бодит байдал дээр ийм гальваник элементүүд нь туйлшрал ихтэй тул ердөө л ашиглагддаггүй. Үүнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд элементүүдийг үйлдвэрлэх явцад устөрөгчийн атомыг шингээдэг тусгай бодисыг тэдгээрийн найрлагад оруулдаг бөгөөд үүнийг деполяризатор гэж нэрлэдэг. Дүрмээр бол эдгээр нь хүчилтөрөгч эсвэл хлор агуулсан бэлдмэл юм.

Орчин үеийн гальваник эсийн давуу болон сул талууд

Орчин үеийн гальван эсүүд нь янз бүрийн материалаар хийгдсэн байдаг. Хамгийн түгээмэл бөгөөд танил төрөл бол АА батерейнд ашигладаг нүүрстөрөгч-цайрын эсүүд юм. Тэдний давуу тал нь харьцангуй хямд, сул тал нь хадгалах хугацаа, бага хүчин чадалтай.

Илүү тохиромжтой сонголт бол шүлтлэг гальваник эсүүд юм. Тэдгээрийг мөн манган-цайры гэж нэрлэдэг. Энд электролит нь нүүрс гэх мэт хуурай бодис биш, харин шүлтлэг уусмал юм. Цэнэглэх үед ийм элементүүд нь хий ялгаруулдаггүй тул тэдгээрийг битүүмжлэх боломжтой. Ийм элементүүдийн хадгалах хугацаа нь нүүрстөрөгч-цайрын элементүүдээс өндөр байдаг.

Мөнгөн усны элементүүд нь шүлтлэг элементүүдтэй төстэй дизайнтай байдаг. Мөнгөн усны ислийг энд ашигладаг. Ийм одоогийн эх үүсвэрийг жишээлбэл, эмнэлгийн тоног төхөөрөмжид ашигладаг. Тэдний давуу тал нь өндөр температурт тэсвэртэй (+50 хүртэл, зарим загварт +70 ˚С хүртэл), тогтвортой хүчдэл, механик өндөр хүч чадал юм. Сул тал нь мөнгөн усны хортой шинж чанартай тул зарцуулсан элементүүдийг маш болгоомжтой харьцаж, дахин боловсруулалтанд илгээх ёстой.

Зарим эсүүдэд мөнгөний ислийг катод хийхэд ашигладаг боловч металлын өртөг өндөр учраас эдийн засгийн хувьд ашиггүй байдаг. Лити анод бүхий эсүүд илүү түгээмэл байдаг. Эдгээр нь өндөр өртөгтэй боловч бүх төрлийн гальваник эсүүдийн дунд хамгийн өндөр хүчдэлтэй байдаг.

Галваник эсийн өөр нэг төрөл бол концентрацитай гальваник эс юм. Тэдгээрийн дотор бөөмийн хөдөлгөөний үйл явц нь ион дамжуулалттай эсвэл ион дамжуулалтгүйгээр тохиолдож болно. Эхний төрөл нь хагас нэвчих хуваалтаар тусгаарлагдсан хоёр ижил электродыг өөр өөр концентрацид дүрдэг элемент юм. Ийм элементүүдэд ионууд бага концентрацитай уусмал руу шилждэг тул EMF үүсдэг. Хоёрдахь төрлийн элементүүдэд электродууд нь янз бүрийн металлаар хийгдсэн бөгөөд электрод тус бүрт тохиолддог химийн процессын улмаас концентрацийг тэнцүү болгодог. Эдгээр элементүүд нь эхний төрлийнхээс өндөр байдаг.