Voltas stabs

Voltas stabs bija pirmais praktiski pielietojamais elektroķīmiskais strāvas avots. To izgudroja Alesandro Volta 1800. gadā.^[1] Šī līdzstrāvas baterija sastāvēja no viena vai vairākiem galvaniskajiem elementiem, kas savukārt sastāvēja no cinka un sudraba diskiem, kas tika atdalīti ar sālsūdenī piesūcinātu auduma gabalu. Volta pēc eksperimentiem noteica — jo vairāk galvanisko elementu, jo lielāks elektriskais spēks (tagad tiek saukts par spriegumu un mērīts voltos, par godu Voltam) tiek atdots.

Pielietojums

Alesandro Volta

Savu jaunatklājumu Volta 1800. gada 20. martā publicēja žurnālā London Royal Society un tas drīz vien ieinteresēja arī citus zinātniekus. Viljams Nikolsons un Antonijs Kārlaiss to izmantoja ūdens elektrolīzes atklāšanai.
Hamfrijs Deivijs bija viens no pirmajiem, kas veidoja milzīgus Voltas stabus, līdz pat 2000 galvaniskajiem elementiem. Izmantojot Voltas stabus elektrolīzei, viņš izdalīja brīvā veidā šādus elementus: magniju, boru, kalciju, bāriju un stronciju.^[2]

Voltas kļūdainie pieņēmumi

Volta uzskatīja, ka Voltas stabs ir mūžīgs un tam nav nepieciešama uzlāde, taču viņš neiedomājās par to, ka elektroenerģija rodas ķīmiskās reakcijas procesā. Viņš pieņēma, ka enerģija rodas no dažādu materiālu kontakta, līdzīgi gadījumiem, kad rodas statiskā enerģija, taču Maikls Faradejs apgāza šo pieņēmumu, pierādot, ka Voltas stabā notiek ķīmiskā reakcija. Svarīgs Voltas staba elements bija sālsūdens, ko var arī saukt par elektrolītu, taču arī tā nozīmi strāvas avota darbībā Volta neizprata.

Voltas stabs mūsdienās

Mūsdienīgu Voltas staba versiju ir iespējams izveidot ar cinka un vara plāksnītēm, kas iemērktas sērskābē. Vielas, kas rodas procesā, ir cinka sulfāts un ūdeņradis. Baterija pārtrauc ražot strāvu, kad cinka plāksnīte ir pilnībā sadalījusies vai sērskābe ir pilnībā izreaģējusi.^[3] Praksē gan baterija pārstāj dot strāvu daudz ātrāk, jo notiek pozitīvā elektroda polarizācija ar izdalījušos ūdeņradi, un baterijas iekšējā pretestība krasi pieaug. Šis trūkums tika novērsts Leklanšē elementā.

Voltas staba shematiskais zīmējums, kas izveidots pēc mūsdienīgā principa.

Vēl viens plaši zināms veids, kā atdarināt Voltas staba konceptu, ir citrons, kurā iespraustas cinka un vara nagliņas, taču tie nav vienīgie metāli, kas ļauj iegūt niecīgu līdzstrāvu no citrona — tam var izmantot arī citus metālu pārus.^[4]

Metāls pa labi	Metāls pa kreisi	$\left({\frac {V_{labais}-V_{kreisais}}{V}}\right),V$	${\dfrac {E_{1/2}^{\circ }(r)-E_{1/2}^{\circ }(l)}{V^{a}}}\qquad ,V$
$Cu^{2+}/Cu$	$Pb^{2+}/Pb$	0.433	0.461
$Cu^{2+}/Cu$	$Zn^{2+}/Zn$	0.914	1.103
$Cu^{2+}/Cu$	$Ni^{2+}/Ni$	0.182	0.570
$Cu^{2+}/Cu$	$Fe^{2+}/Fe$	0.398	0.749
$Pb^{2+}/Pb$	$Zn^{2+}/Zn$	0.528	0.637
$Pb^{2+}/Pb$	$Ni^{2+}/Ni$	-0.417	0.104
$Pb^{2+}/Pb$	$Fe^{2+}/Fe$	-0.007	0.283
$Ni^{2+}/Ni$	$Zn^{2+}/Zn$	0.933	0.533
$Fe^{2+}/Fe$	$Zn^{2+}/Zn$	0.517	0.354
$Ni^{2+}/Ni$	$Fe^{2+}/Fe$	0.429	0.179

Atsauces

↑ Pēteris Apse-Apsītis. Adaptronika. "RTU Izdevniecība", 15 Jūnijs 2015. 8. lpp. ISBN 978-9934-10-732-0.
↑ Kenyon, T. K. (2008/9). "Science and Celebrity: Humphry Davy's Rising Star". Chemical Heritage Magazine 26 (4).
↑ John Graham-Cumming. The Geek Atlas: 128 Places Where Science and Technology Come Alive. "O'Reilly Media, Inc.", 2009. gada 21. maijs. 97. lpp. ISBN 978-0-596-55562-7.
↑ Goodisman, Jerry (2001). "Observations on Lemon Cells". Journal of Chemical Education 78 (4): 516–518. doi:10.1021/ed078p516. Goodisman notes that many chemistry textbooks use an incorrect model for a cell with zinc and copper electrodes in an acidic electrolyte.

Ārējās saites

Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Voltas stabs.

Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
Encyclopædia Universalis raksts (franciski)
«Inženieris sākas ar citronu». RTU IZV. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2015. gada 1. maijā. Skatīts: 2015. gada 24. septembrī.

[Adaptronika-1] Pēteris Apse-Apsītis. Adaptronika. "RTU Izdevniecība", 15 Jūnijs 2015. 8. lpp. ISBN 978-9934-10-732-0.

[2] Kenyon, T. K. (2008/9). "Science and Celebrity: Humphry Davy's Rising Star". Chemical Heritage Magazine 26 (4).

[Graham-Cumming2009-3] John Graham-Cumming. The Geek Atlas: 128 Places Where Science and Technology Come Alive. "O'Reilly Media, Inc.", 2009. gada 21. maijs. 97. lpp. ISBN 978-0-596-55562-7.

[Goodisman-4] Goodisman, Jerry (2001). "Observations on Lemon Cells". Journal of Chemical Education 78 (4): 516–518. doi:10.1021/ed078p516. Goodisman notes that many chemistry textbooks use an incorrect model for a cell with zinc and copper electrodes in an acidic electrolyte.

[1]

[2]

[3]

[4]