بيٽري جي دنيا - حصو 1

ڪيمسٽري ۾ 2019 جو نوبل انعام ليٿيم آئن بيٽرين جي ڊيزائن تيار ڪرڻ تي ڏنو ويو. نوبل ڪميٽي جي ٻين فيصلن جي برعڪس، هي هڪ تعجب نه ڪيو - بلڪل برعڪس. ليتيم آئن بيٽريون پاور اسمارٽ فونز، ليپ ٽاپ، پورٽبل پاور ٽولز ۽ حتي برقي ڪارون. ٽن سائنسدانن، جان گڊنوف، اسٽنلي وٿنگھم ۽ اڪيرا يوشينو، مستحق طور تي ڊپلوما، گولڊ ميڊل ۽ 9 ملين SEK تقسيم لاءِ حاصل ڪيا. 

توهان انعام جي منطق بابت اسان جي ڪيمسٽري چڪر جي پوئين شماري ۾ وڌيڪ پڙهي سگهو ٿا - ۽ مضمون پاڻ کي سيلز ۽ بيٽرين جي مسئلي جي وڌيڪ تفصيلي پيشڪش جي اعلان سان ختم ڪيو. اهو توهان جو واعدو رکڻ جو وقت آهي.

پهريون، نالو رکڻ جي غلطيءَ جي مختصر وضاحت.

لنڪ هي واحد سرڪٽ آهي جيڪو وولٽيج ٺاهي ٿو.

بيٽري صحيح طور تي ڳنڍيل سيلز تي مشتمل آهي. مقصد اهو آهي ته وولٹیج، گنجائش (توانائي جيڪا سسٽم مان ڪڍي سگهجي ٿي)، يا ٻئي.

аккумулятор اهو هڪ سيل يا بيٽري آهي جنهن کي ٻيهر چارج ڪري سگهجي ٿو جڏهن اهو ختم ٿئي ٿو. هر چپ ۾ اهي خاصيتون نه آهن - ڪيترائي ڊسپوزيبل آهن. روزمره جي تقرير ۾، پهريان ٻه اصطلاح اڪثر ڪري استعمال ٿيندا آهن هڪ ٻئي جي بدلي ۾ (اها ڳالهه مضمون ۾ پڻ هوندي)، پر انهن جي وچ ۾ فرق کان آگاهي ٿيڻ گهرجي (1).

1. بيٽرين تي مشتمل سيلز.

گذريل ڏهاڪن کان بيٽريون ايجاد نه ڪيون ويون آهن، انهن جي تاريخ تمام گهڻي آهي. توهان شايد اڳ ۾ ئي تجربو بابت ٻڌو آهي گلانويگو i وولٽ XNUMX هين ۽ XNUMX صدي جي موڙ تي، جيڪو فزڪس ۽ ڪيمسٽري ۾ برقي موجوده استعمال جي شروعات کي نشان لڳايو. بهرحال، بيٽري جي تاريخ اڃا به اڳ شروع ٿي. اهو ڪافي وقت اڳ هو…

... گهڻو وقت بغداد ۾

1936ع ۾ هڪ جرمن آرڪيالاجسٽ ولهيلم ڪوينگ ٽين صدي قبل مسيح ۾ بغداد جي ويجهو هڪ مٽيءَ جو برتن مليو آهي، اهو دريافت غير معمولي نه ٿو لڳي، ڇاڪاڻ ته فرات ۽ دجلا جي ڪناري واري تهذيب هزارين سالن تائين ترقي ڪئي.

بهرحال، برتن جو مواد پراسرار هو: ٽامي جي چادر جو هڪ زنگ آلود رول، هڪ لوهه جي راڊ، ۽ قدرتي رال جا بچيل. ڪوئنگ هن آثار جي مقصد تي حيران ٿي ويو، جيستائين هن کي بغداد ۾ زيورن جي گلي جو دورو ياد نه آيو. ساڳي طرح جي ڊيزائن کي مقامي ڪاريگرن طرفان استعمال ڪيو ويو قيمتي دھاتن سان ٽامي جي شين کي ڍڪڻ لاء. اهو خيال ته اها هڪ قديم بيٽري هئي، ٻين آثار قديمه جي ماهرن کي ان ڳالهه تي قائل نه ڪيو ته ان وقت بجليءَ جو ڪو به ثبوت نه بچيو هو.

پوءِ (جنهن کي ڳولهي لڌو ويو) ڇا اها هڪ حقيقي شيءِ آهي يا 1001 راتين جي پراڻي ڪهاڻي؟ آزمائش کي فيصلو ڪرڻ ڏيو.

توھان کي ضرورت آھي ٽامي جي پليٽ، لوهه جي نيل ۽ سرڪي (ياد رهي ته اهي سڀئي مواد قديم زماني ۾ مشهور ۽ وڏي پيماني تي موجود هئا). برتن کي سيل ڪرڻ لاء رال کي تبديل ڪريو ۽ ان کي پلاسٽينائن سان موصليت جي طور تي تبديل ڪريو.

تجربو ڪريو بيکر يا فلاسڪ ۾، جيتوڻيڪ مٽيء جي گلدان کي استعمال ڪندي ٽيسٽ کي هڪ مستند ذائقو ڏيندو. سينڊ پيپر استعمال ڪندي، ڌاتو جي سطحن کي تختي مان صاف ڪريو ۽ تارن سان ڳنڍيو.

ٽامي جي پليٽ کي رول ۾ وجهي ڇڏيو ۽ ان کي برتن ۾ رکو، ۽ رول ۾ نيل داخل ڪريو. پلاسٽينائن استعمال ڪندي، پليٽ ۽ نيل کي درست ڪريو ته جيئن اهي هڪ ٻئي کي هٿ نه ڪن (2). برتن ۾ سرڪي (تقريبن 5٪ محلول) وجھو ۽ ملٽي ميٽر استعمال ڪندي ٽامي جي پليٽ ۽ لوھ جي نيل سان ڳنڍيل تارن جي پڇاڙين جي وچ ۾ وولٽيج کي ماپيو. ڊي سي ڪرنٽ کي ماپڻ لاءِ اوزار سيٽ ڪريو. پولس مان ڪھڙو "پلس" آھي ۽ ڪھڙو آھي "مائنس" وولٹیج جو ذريعو؟

2. بغداد مان بيٽري جي جديد نسخي جو خاڪو.

ميٽر ڏيکاري ٿو 0,5-0,7 V، تنهنڪري بغداد جي بيٽري ڪم ڪري رهي آهي! مهرباني ڪري نوٽ ڪريو ته سسٽم جو مثبت قطب مسو آهي، ۽ منفي قطب لوهه آهي (مٽر صرف هڪ اختيار ۾ هڪ مثبت وولٹیج قدر ڏيکاري ٿو تارن کي ٽرمينل سان ڳنڍڻ لاء). ڇا مفيد ڪم لاءِ ٺهيل ڪاپي مان بجلي پيدا ڪري سگهجي ٿي؟ ها، پر ڪجهه وڌيڪ ماڊل ٺاهيو ۽ وولٹیج وڌائڻ لاء انهن کي سيريز ۾ ڳنڍيو. LED کي لڳ ڀڳ 3 وولٽس جي ضرورت آھي - جيڪڏھن توھان پنھنجي بيٽري مان اھو گھڻو حاصل ڪندا، LED روشن ٿي ويندي.

بغداد جي بيٽري کي بار بار آزمايو ويو ان جي صلاحيت لاءِ ننڍي سائيز جي سامان کي طاقت ڏيڻ جي. اهڙو تجربو ڪيترائي سال اڳ ڪلٽ پروگرام MythBusters جي ليکڪن پاران ڪيو ويو. Mythbusters (ڇا توهان اڃا تائين آدم ۽ جيمي کي ياد ڪندا آهيو؟) پڻ ان نتيجي تي پهتو ته ساخت هڪ قديم بيٽري طور ڪم ڪري سگهي ٿي.

پوءِ ڇا بجليءَ سان انسانن جي جرئت 2 سال اڳ شروع ٿي؟ ها ۽ نه. ها، ڇاڪاڻ ته ان کان پوء ان کي بجلي جي فراهمي جي ڊيزائن ڪرڻ ممڪن هو. نه، ڇاڪاڻ ته اها ايجاد وسيع نه ٿي هئي - ڪنهن کي ان جي ضرورت نه هئي ۽ پوء ڪيترن ئي صدين تائين.

ڪنيڪشن؟ اهو سادو آهي!

ڌاتوءَ جي پليٽن يا تارن، المونيم، لوھ وغيره جي سطحن کي چڱيءَ طرح صاف ڪريو. ٻن مختلف ڌاتن جا نمونا رسيل ميوي ۾ داخل ڪريو (جيڪو بجليءَ جي وهڪري کي آسان بڻائيندو) ته جيئن اهي هڪ ٻئي کي هٿ نه لڳن. ميوي مان نڪرندڙ تارن جي پڇاڙيءَ تائين ملٽي ميٽر ڪلمپس کي ڳنڍيو، ۽ انهن جي وچ ۾ وولٽيج پڙهو. استعمال ٿيل ڌاتو جي قسمن کي تبديل ڪريو (انهي سان گڏوگڏ ميوو) ۽ ڪوشش جاري رکو (3).

3. ميوو سيل (ايلومينيم ۽ ٽامي electrodes).

سڀني حالتن ۾ لنڪ ٺاهيا ويا. ماپيل وولٽيجز جا قدر مختلف هوندا آهن انحصار ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيل دھاتن ۽ ميون تي. ميوي جي سيلز کي بيٽري ۾ گڏ ڪرڻ توهان کي اجازت ڏيندو ته ان کي استعمال ڪرڻ لاءِ ننڍڙا اليڪٽرانڪ سامان (هن صورت ۾، ان کي ٿورڙي مقدار جي ضرورت آهي، جيڪا توهان پنهنجي ڊيزائن مان حاصل ڪري سگهو ٿا).

تارن جي پڇاڙين کي ڳنڍيو جيڪي انتهائي ميون مان نڪرندا آهن تارن سان، ۽ اهي، بدلي ۾، LED جي سرن تائين. جيئن ئي توهان بيٽري جي پولز کي ڊاءِڊ جي لاڳاپيل ”ٽرمينلز“ سان ڳنڍي ڇڏيو آهي ۽ وولٽيج هڪ خاص حد کان وڌي ويو آهي، ته ڊاءِڊ روشن ٿي ويندو (مختلف رنگن جي ڊاءِڊس ۾ مختلف ابتدائي وولٽ هوندا آهن، پر اٽڪل 3 وولٽ ڪافي هجڻ گهرجن. ).

هڪ جيتري پرڪشش طاقت جو ذريعو هڪ اليڪٽرانڪ واچ آهي - اهو هڪ ڊگهي وقت تائين "ميوو بيٽري" تي ڪم ڪري سگهي ٿو (جيتوڻيڪ گھڙي جي ماڊل تي گهڻو ڪجهه منحصر آهي).

ڀاڄيون ڪنهن به طرح ميون کان گهٽ نه هونديون آهن ۽ توهان کي انهن مان بيٽري ٺاهڻ جي اجازت پڻ ڏيندا آهن. ڇاڪاڻ ته؟ ڪجھ اچار ۽ مناسب مقدار ۾ ٽامي ۽ ايلومينيم جي چادر يا تار وٺو (توهان انهن کي فولاد جي ناخن سان تبديل ڪري سگهو ٿا، پر توهان کي هڪ لنڪ مان گهٽ وولٽيج ملندو). هڪ بيٽري گڏ ڪريو ۽ جڏهن توهان ان کي استعمال ڪندا ته موسيقي باڪس مان مربوط سرڪٽ کي طاقت ڏيڻ لاءِ، ڪڪمبر ڪوئر ڳائيندو!

ڪڪڙ ڇو؟ Konstantin Ildefons Galchinsky دليل ڏنو ته: "جيڪڏهن ڪڪڙ نه ڳائي ۽ ڪنهن به وقت، هو شايد آسمان جي مرضي سان نه ڏسي سگهي." اهو ظاهر ٿيو ته هڪ ڪيمسٽ اهي شيون ڪري سگهي ٿو جيڪي شاعرن خواب ۾ به نه ڏٺو آهي.

Bivouac بيٽري

هنگامي حالت ۾، توهان هڪ بيٽري پاڻ ٺاهي سگهو ٿا ۽ ان کي استعمال ڪري سگهو ٿا هڪ LED کي طاقت ڏيڻ لاءِ. سچ، روشني مدھم ٿي ​​ويندي، پر اھو بھتر آھي ڪنھن کان بھتر آھي.

توکي ڪهڙي ضرورت پوندي؟ هڪ ڊاءِڊ، يقيناً، پر هڪ آئس ڪيوب ٽري، تانبا جي تار، ۽ اسٽيل نيل يا اسڪرو پڻ (ڌاتون کي گهرجي ته انهن جي مٿاڇري کي صاف ڪرڻ لاءِ بجليءَ جي وهڪري کي آسان بڻائي سگهجي). تار کي ٽڪرن ۾ ڪٽيو ۽ اسڪرو يا نيل جي سر کي ٽڪر جي ھڪڙي پڇاڙيءَ سان ويڙھيو. ھن طريقي سان ڪيترائي فولاد-ٽامي ترتيب ٺاھيو (8-10 ڪافي ھئڻ گھرجي).

نم مٽي کي موڊ ۾ ريسس ۾ وجھو (توهان اضافي طور تي لوڻ جو پاڻي وجهي سگهو ٿا، جيڪو برقي مزاحمت کي گهٽائيندو). ھاڻي پنھنجي جوڙجڪ کي گفا ۾ داخل ڪريو: اسڪرو يا نيل ھڪڙي سوراخ ۾ وڃڻ گھرجي، ۽ ٽامي جي تار ٻئي ۾. ايندڙن کي رکو ته جيئن هڪ ئي غار ۾ فولاد ٽامي سان هجي (ڌات هڪ ٻئي سان رابطي ۾ نه اچي سگهي). سڄو هڪ سلسلو ٺاهي ٿو: اسٽيل-تانو- فولاد- ٽامي وغيره. عناصرن کي اهڙي طرح ترتيب ڏيو ته پهريون ۽ آخري ٿلهو (صرف انفرادي ڌاتن تي مشتمل) هڪ ٻئي جي اڳيان بيٺل هجن.

هتي اچي ٿو ڪلائيمڪس.

ڊيوڊ جي ھڪڙي ٽنگ کي قطار ۾ پھرين رڪشا ۾ داخل ڪريو ۽ ٻيو ٽنگ آخري ۾. ڇا اهو چمڪندڙ آهي؟

جيڪڏهن ائين آهي، مبارڪون (4)! جيڪڏهن نه، غلطيون ڳوليو. هڪ LED ڊاءِڊ، هڪ روايتي لائٽ بلب جي برعڪس، هڪ پولارٽي ڪنيڪشن هجڻ ضروري آهي (ڇا توهان کي خبر آهي ته ڪهڙي ڌاتو ”پلس“ آهي ۽ ڪهڙي بيٽري جو ”مائنس“ آهي؟). اهو ڪافي آهي ته پيرن کي زمين جي سامهون رخ ۾ داخل ڪرڻ لاء. ناڪامي جا ٻيا سبب آهن تمام گهٽ وولٽيج (گهٽ ۾ گهٽ 3 وولٽ)، اوپن سرڪٽ يا ان ۾ شارٽ سرڪٽ.

4. "ڌرتي جي بيٽري" آپريشن ۾.

پهرين صورت ۾، اجزاء جو تعداد وڌايو. ٻئي ۾، دھات جي وچ ۾ ڪنيڪشن چيڪ ڪريو (پڻ انھن جي چوڌاري زمين کي سيل ڪريو). ٽئين صورت ۾، پڪ ڪريو ته ٽامي ۽ اسٽيل جا ڪنارا هڪ ٻئي کي زمين جي اندر نه ڇڪيندا آهن ۽ اهو مٽي يا مارٽر جنهن سان توهان ان کي ٻوڙي ڇڏيو آهي، ڀرسان کڏن سان ڳنڍيل نه آهي.

"ڌرتي جي بيٽري" سان تجربو دلچسپ آهي ۽ اهو ثابت ڪري ٿو ته بجلي تقريبا ڪنهن به شيء مان حاصل ڪري سگهجي ٿي. توڙي جو توهان کي تعمير ٿيل ڍانچي کي استعمال ڪرڻ جي ضرورت نه آهي، توهان هميشه پنهنجي MacGyver-جهڙي صلاحيتن سان (شايد صرف سينئر ٽيڪنيڪلن جي طرفان ياد ڪيل) يا بقا جي ماسٽر سان موڪلن وارن کي متاثر ڪري سگهو ٿا.

سيلز ڪيئن ڪم ڪن ٿا؟

هڪ ڌاتو (اليڪٽروڊ) هڪ conductive حل (اليڪٽرولائٽ) ۾ وجھي ان مان چارج ڪيو ويندو آهي. گھٽ ۾ گھٽ ڪيشن جو مقدار حل ۾ وڃي ٿو، جڏهن ته اليڪٽران دھات ۾ رهي ٿو. حل ۾ ڪيترا آئن آهن ۽ دھات ۾ ڪيترا اضافي اليڪٽران آهن، ان جو دارومدار ڌاتو جي قسم، حل، درجه حرارت ۽ ٻين ڪيترن ئي عنصر تي آهي. جيڪڏهن ٻه مختلف ڌاتون هڪ اليڪٽرولائٽ ۾ وسرجن ته، اليڪٽران جي مختلف تعداد جي ڪري انهن جي وچ ۾ هڪ وولٽيج پيدا ٿيندو. جڏهن اليڪٽروڊس کي هڪ تار سان ڳنڍيندا آهن، هڪ ڌاتو مان اليڪٽران انهن جي هڪ وڏي تعداد سان (منفي الیکٹروڊ، يعني سيل اينوڊ) هڪ ڌاتو ۾ وهڻ شروع ڪندا جن جي هڪ ننڍڙي تعداد سان (مثبت اليڪٽرروڊ - ڪيٿوڊ). يقينا، سيل جي آپريشن دوران، هڪ توازن برقرار رکڻ گهرجي: انوڊ مان ڌاتو ڪيشنز حل ۾ ويندا آهن، ۽ ڪيٿوڊ ڏانهن پهچائيندڙ اليڪٽران ڀرپاسي آئن سان رد عمل ڪن ٿا. سڄو سرڪٽ هڪ اليڪٽرروليٽ طرفان بند ڪيو ويو آهي جيڪو آئن ٽرانسپورٽ فراهم ڪري ٿو. هڪ موصل ذريعي وهندڙ اليڪٽران جي توانائي مفيد ڪم لاءِ استعمال ٿي سگهي ٿي.