Pila (électricité)
De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Une pila électrique est un dispositif qu'il convertit énergie chimique en énergie électrique par un procès chimique transitoire, après ce dont cesse son activité et ils ont de se renouveler ses éléments constituants, puisque ses caractéristiques résultent changées pendant le même. Il s'agit d'un générateur primaire. Cette énergie résulte accessible moyennant deux terminaux qu'a la pila, appelés pôles, electrodos ou bornes. Un d'ils est le pôle négatif ou ánodo et l'autre est le pôle positif ou cátodo.
En Argentine la pila volta est une pila commune. En castillan est venu en étant habitude l'appeler ainsi, alors que au dispositif recargable ou acumulador, s'est venu en appelant batterie. Autant pila comme batterie sont des termes remontants aux premiers temps de la électricité, dans ceux qui se joignaient divers éléments ou celdas —dans le premier cas un dessus d'autrui, "empilés", et dans la seconde adossés lateralmente, "en batterie"— comme se suit en faisant actuellement, pour ainsi augmenter la grandeur des phénomènes électriques et pouvoir les étudier systématiquement. De cette explication se desprende que n'importe qui des deux noms servirait pour n'importe quel type, mais l'habitude a fixé la distinction.
La structure fondamentale d'une pila consiste à des pièces de deux métalest différents introduites dans un liquide conducteur de l'électricité ou electrolito.
Sommaire |
Principes de fonctionnement
Bien que l'apparence de chacune de ces celdas soit simple, l'explication de son fonctionnement dista de l'être et a motivé une grande activité scientifique dans les siècles XIX et XX, ainsi que diverses théories.
Les pilas basiquement sont deux electrodos espèces plongées dans un liquide, solide ou pâte qui s'appelle electrolito. L'electrólito est un conducteur d'iones.
Lorsque les electrodos réagissent avec l'electrolito, en un des electrodos (le ánodo) se produisent des électrons (oxydation), et en l'autre (cátodo) se produit un défaut d'électrons (réduction). Lorsque les électrons sobrantes de l'ánodo passent au cátodo à travers un conducteur externe à la pila se produit un courant électrique.
Comme voyons, dans le fond S'agit d'un réaction d'oxydation et autrui de réduction qu'ils se produisent simultanément.
Caractéristiques, propriétés et forme d'utilisation des pilas
Voltage
Le voltage, tension ou différence de potentielle que produit un élément electroquímico vient déterminé complètement par la nature des substances des electrodos et de l'electrolito, ainsi que par sa concentration. Walther Nernst A obtenu le prix Nobel de chimiste de 1920 par y avoir formulé quantitativement et démontré les lois qui régissent ce phénomène. La connexion d'éléments en série il permet multiplier cette tension basique combien se voulez.
Les propriétés purement électriques d'une pila se représentent moyennant le modèle adjoint. Dans sa forme sa plus simple est formé par une source de tension parfaite —c'est-à-dire, avec résistance interne nula— en série avec un resistor que représente la résistance interne. Le condensador de la version la plus complexe est énormément grande et sa charge simule le téléchargement de la pila. Outre cela entre les terminaux aussi apparaît une capacitancia, que n'a l'habitude de pas avoir importance dans les applications de courant continu.
Une fois fixée la tension, la loi d'Ohm détermine le courant qu'il circulera par la charge et en conséquence le travail qui pourra il se réaliser, toujours naturellement qu'il soit dedans des possibilités de la pila, que ne sont pas infinies, en venant limitées fondamentalement par la taille des electrodos —ce que détermine la taille externe de la pila complète— et par son écart. Ces condicionamientos physiques se représentent dans le modèle de générateur comme une résistance interne pour laquelle passerait le courant d'un générateur idéal, c'est-à-dire, d'un que pût distribuer un courant infini au voltage predeterminado.
Conforme la cellule se va en dépensant, sa résistance interne va en augmentant, ce que fait que la tension disponible sur la charge allez en diminuant, jusqu'à ce qu'il résulte insuffisante pour les fins souhaitées, moment dans lequel est nécessaire la remplacer. Pour donner une idée, une pila nouvelle des ordinaires de 1,5 V il a une résistance interne de quelques 0,35 Ω, alors qu'une fois harassée il peut avoir divers. Celle-ci est la raison de que la simple mesure de la tension avec un voltímetro ne serve pas pour indiquer l'état d'une pila; en circuit ouvert même une pila dépensée peut indiquer 1,4 V, donnée la charge insignifiante qui représente la résistance d'entrée du voltímetro, mais, si la mesure se fait avec la charge qu'habituellement support, la lecture descendra à 1,0 V ou moins, moment en que cette pila a laissé d'avoir utilité. Les actuelles pilas alcalinas ont une courbe de téléchargement plus doux que les préalables de charbon; sa résistance interne augmente proportionnellement plus doucement.
Lorsqu'il se précise un courant majeur que celle qui peut distribuer un élément unique, en étant sa tension en revanche l'appropriée, ils se peuvent ajouter autres éléments dans la connexion appelée en parallèle, c'est-à-dire, en unissant les pôles positifs de tous ils, d'une part, et les négatifs, par autrui. Ce type de connexion a l'inconvénient de que si un élément faillit plutôt que ses collègues, ou se cortocircuita, traîne irremisiblemente dans sa chute à tous les autres.
Comme tous les réactions chimiques, celles qui se produisent dedans d'une pila sont sensibles à la température, en s'accélérant normalement lorsque celle-ci il augmente, ce que se traduira dans une petite augmentation de la tension. Plus important est le cas de la descendue, donc lorsqu'ils s'obtiennent les de congélation beaucoup de pilas peuvent laisser de fonctionner ou le faire defectuosamente, chose qu'ils ont l'habitude d'il avertir les fabricants. Comme contrepartie, si ils se stockent les pilas refrigeradas, se prolongera son bon état.
Durée en dehors de service
L'Idéal serait que les réactions chimiques internes ne se produisissent pas plus que lorsque la pila soyez en service, mais la réalité est que les pilas s'endommagent par la simple démarche du temps, bien que ils ne s'usent pas, donc les electrodos résultent attaqués en ce que il se connaît avec le nom d'action locale. Il peut s'envisager qu'une pila perd quelques 6 mV par mois d'emmagasinage, en influençant beaucoup en cela la température. Actuellement ceci ne constitue pas un problème serieux donc, donné l'énorme consommation qui y a des types courants, celles qui ils s'offrent dans le commerce ils sont de fabrication récente. Quelques fabricants ont commencé à imprimer en les envases la date limite du produit, ce que est un pratique encomiable.
Histoire
La première pila électrique a été faite connaître au monde par Volta en 1800, moyennant une lettre qu'a envoyé au président de la Royal Society londonienne. Il s'agissait d'une série de paires de disques (empilés) de zinc et de cuivre (ou aussi de argent), séparés uns d'autrui par des morceaux de carton ou de fieltro imprégnés d'eau ou de salmuera, que mesuraient quelques 3 cm de diámetro. Lorsqu'il s'a fixé une unité de mesure pour la différence de potentielle, le voltio (précisément en honneur de Volta) s'a pu savoir que chacun de ces éléments distribue une tension de 0,75 V environ, mais aucun de ces concepts était disponible alors. Son apilamiento reliés en série il permettait augmenter la tension à volonté, une autre découverte de Volta. L'invention constituait une nouveauté absolue et il a joui d'un succès immédiat et très mérité, puisqu'a entamé l'ère électrique en que nous actuellement habitons, au permettre l'étude expérimentale précis de l'électricité, en surpassant les énormes limitations qui présentaient pour cela les générateurs electrostáticos, uniques disponibles avec antériorité. Une autre disposition aussi utilisée et décrite par Volta pour l'appareil était formée par une série de verres avec liquide (uns je joins à autrui, en batterie), dans ceux qui ils se plongeaient tu les tires les métaux, en reliant en externe un métal avec autrui.
Ils Ont immédiatement commencé à se faire par toute l'Europe et l'Amérique innombrables preuves avec des divers liquides, métaux et dispositions, en agissant d'améliorer les caractéristiques de l'appareil original, chose que peu de fois il s'a réussi, mais qu'il a causé une infinité de divers types de pilas, desquels n'est pas resté mémoire plus que des plus notables.
La pila Daniell, faite connaître en 1836 et de laquelle se sont après usé largement des déterminées variantes constructives, il est formé par un electrodo de Zinc plongé dans une dissolution de sulfato de Zinc et un autre electrodo de cuivre plongé dans une dissolution concentrée de sulfato de cuivre. Les deux electrolitos sont séparés par un mur porosa pour éviter son réaction direct. Dans cette situation la tension de dissolution du zinc est majeur que la pression des iones Zn++ et l'electrodo se dissout, en émettant Zn++ et en restant chargé négativement, procès dans lequel se libèrent des électrons et qu'il reçoit le nom de oxydation. Dans la dissolution de sulfato de cuivre, en raison de sa grande concentration d'iones Cu++, se dépose Cu sur l'electrodo de ce métal que de cette manière reste chargé positivement, moyennant le procès dénommé réduction, qu'implique l'incorporation d'électrons. Cette pila présente une différence de potentielle d'entre 1,07 et 1,14 V entre ses electrodos. Son grand avantage à l'égard d'autres de son temps a été la constance du voltage généré, en raison de l'élaborée disposition, que facilite la despolarización, et à la réserve d'electrolito, que permet maintenir sa concentration pendant plus de temps.
La pila Grove (1839) utilise comme despolarizador l'acide nítrico NE3H. Sa force electromotriz est de 1,9 à 2,0 V. Originariamente Utilisait platine pour l'ánodo, mais Cooper et Bunsen l'ont substitués après par charbon; le cátodo était de zinc traité avec mercurio. Il a été très apprécié par sa stabilité et sa majeure énergie, malgré le grand inconvénient que représente l'émission de fumées corrosivos. Le même Grove et dans le même an a élaboré une pila que produisait énergie électrique par l'intermédiaire de la recombinación d'hidrógeno et d'oxygène, ce que constitue le précédent des générateurs contemporains connus comme pilas de combustible.
La pila Leclanché (1868) utilise une solution de cloruro amónico dans laquelle se sumerjen electrodos de cinc et de charbon, entouré celui-ci dernier par une pâte de dioxyde de manganeso et poussière de charbon comme despolarizante. Il distribue une tension de 1,5 V et son principal avantage est qu'il se stocke très bien, donc le cinc n'est pas attaqué plus que lorsque se extrait courant de l'élément.
Ce type de pila a servi de base pour l'importante avance qu'a constitué la pila dénommée sèche, à celui que appartiennent pratiquement toutes les utilisées aujourd'hui. Les types jusqu'à maintenant décrits étaient dénommés humides, donc contenaient liquides, que ne seulement faisaient inconvenant son transport, mais qu'ils avaient l'habitude d'émettre des gaz dangereux et olores désagréables. Les pilas sèches, en revanche, étaient formées par un récipient cilíndrico de zinc, qu'était le pôle négatif, farce d'une pâte electrolítica, et par une barre de charbon dans le centre (electrodo positif), tout cela cacheté pour éviter fuites. Ils s'étaient préalablement réalisé un autre type de pilas sèches, comme la de Zamboni (1812), mais étaient dispositifs purement expérimentaux, que ne fournissaient pas aucun courant utile. La sécheresse est relative, en premier lieu parce qu'un élément rigurosamente sec ne distribuerait pas électricité quelqu'une, de sorte que ce que se trouve dans l'intérieur des pilas est une pâte ou gel, dont l'humidité se procure par tous les milieux conserver, mais en plus parce que l'usage et le pas du temps tienden à corroer le contendedor, de sorte que la pila peut verser part de son electrolito à l'extérieur, où peut attaquer à autres métaux. Par cette raison se recommande les extraire lorsqu'ils ne s'utilisent pas pendant longtemps ou lorsqu'ils ont déjà travaillé beaucoup de. Cet inconvénient est très atténué dans les produits de fins du siècle XX grâce à l'utilisation de récipients d'acier inoxydable, mais il encore se produit quelque fois.
Importants dans un autre sens ont été les pilas patron, destinées à des usages de calibración et détermination d'unités, comme la pila Clark (1870), de zinc et mercurio, dont la tension était de 1,457 V, et la pila Weston (1891), de cadmio et mercurio, avec 1,018 V. Ces tensions se mesurent en vide, c'est-à-dire, sans avoir aucune charge externe reliée, et à une température soutenue de 20º C.
Types courants de pilas
La distinction entre pilas qu'utilisent un electrolito et celles qui utilisent deux, ou entre pilas humides et sèches, sont exclusivement d'intérêt historique et didáctico, donc toutes les pilas que s'utilisent ils actuellement sont prefabricadas, estancas et répondent à des types assez fixes, ce que il facilite sa commercialisation et son usage.
Les pilas électriques et quelques acumuladores se présentent en quelques cuantas formes normalisées. Les plus fréquents comprennent la série À (À, AA, AAA, AAAA), À B, C, D, F, G, J et N, 3R12, 4R25 et ses variantes, PP3, PP9 et les batteries de lanterne 996 et PC926. Les caractéristiques principales de toutes elles et d'autres types moins habituels se comprennent dans la table suivante (qu'aussi peut se voir separadamente).
Types de pila standardisés
| Il USE | IEC | ANSI | Autrui | Forme | Voltage |
|---|---|---|---|---|---|
| PRISME RECTANGULAR | |||||
| Lanterne, 996 | prisme 68 mm × 68 mm × 115 mm | 6 V (note) | |||
| radio, lanterne, PC926 | prisme 127 mm × 136,5 mm × 73 mm grand, terminaux rosca | 12 V (note) | |||
| 3R12 | GP312S | prisme 67 mm × 62 mm × 22 mm | 4,5 V | ||
| 4R25X | 908 | radio, MN908 | prisme 67,7 mm × 67,7 mm × 110 mm, terminaux de muelle | 6 V (note) | |
| 4R25 | 915 | radio | prisme 67,7 mm × 67,7 mm × 110 mm, terminaux rosca | 6 V (note) | |
| 4LR25-2 | 918À | MN918 | prisme 127 mm × 136,5 mm × 73 mm, terminaux rosca | 6 V (note) | |
| PP3 | 6LR61 | 1604À | 6F22, 6R61, MN1604, 9V | prisme 48 mm × 25 mm × 15mm | 9 V (note) |
| PP6 | 6F22 | 1602 | 6F50-2, Energizer 246 | prisme 69,9mm × 34,5mm × 34,5mm | 9 V (note) |
| PP9 | 6F100 | 1603 | prisme 51,6mm × 65,1 mm × 80,2 mm | 9 V (note) | |
| À | alimentation de filamentos de récepteurs de radio anciens | prisme de diverse tailles | 6 V | ||
| B | alimentation de plaque de récepteurs de radio anciens | prisme de diverse tailles, parfois avec des prises tu interviens | 45 V, 60 V, 90 V, etc. | ||
| C | polarisation de grillage de récepteurs de radio anciens | prisme de diverse tailles, parfois avec des prises tu interviens | 4,5 V, 6 V, 9 V, etc. | ||
| CILINDRICAS | |||||
| AAAA | 25À | MN2500 | cilindro L 42 mm, D 8 mm | 1,5 V | |
| AAA | LR03 | 24À | R03, MN2400, AM4, UM4, HP16, Micro | cilindro L 44,5 mm, D 10,5 mm | 1,5 V |
| 1/3 AAA | cilindro, L 20,5mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| 2/3 AAA | cilindro, L 30mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| 4/3 AAA | cilindro, L 60mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| 5/3 AAA | cilindro, L 67mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| 1/4 AAA | cilindro, L 14mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| 5/4 AAA | cilindro, L 50mm, D 10,5mm | 1,5V | |||
| AA | LR06 | 15À | R06, MN1500, AM3, UM3, HP7, Mignon | cilindro L 50 mm, D 14,2 mm | 1,5 V |
| 1/3 AA | cilindro, L 17,5mm, D 14,2mm | 1,5V | |||
| 2/3 AA | cilindro, L 28,7mm, D 14,2mm | 1,5V | |||
| 4/3 AA | cilindro, L 65,2mm, D 14,2mm | 1,5V | |||
| 4/5 AA | cilindro, L 43mm, D 14,2mm | 1,5V | |||
| À | cilindro L 50 mm, D 17 mm | 1,5 V | |||
| 1/3 À | cilindro, L 21mm, D 17mm | 1,5V | |||
| 2/3 À | cilindro, L 28.5mm, D 17mm | 1,5V | |||
| 4/5 À | cilindro, L 43mm, D 17mm | 1,5V | |||
| C | LR14 | 14À | R14, UM2, MN1400, HP11, Baby | cilindro L 46 mm, D 26 mm | 1,5 V |
| 2/3 C | cilindro, L 31mm, D 26mm | 1,5V | |||
| Sub C | cilindro, L 43 mm, D 23 mm | 1,5 V | |||
| 2/3 Sub C | cilindro, L 28mm, D 23mm | 1,5V | |||
| 4/3 Sub C | cilindro, L 50mm, D 23mm | 1,5V | |||
| 4/5 Sub C | cilindro, L 34mm, D 23mm | 1,5V | |||
| D | LR20 | 13À | R20, MN1300, UM1, HP2, Singe | cilindro L 58 mm, D 33 mm | 1,5 V |
| 1/2 D | cilindro, L 37mm, D 33mm | 1,5V | |||
| 4/3 D | cilindro, L 89mm, D 33mm | 1,5V | |||
| F | cilindro L 87 mm, D 32 mm | 1,5 V | |||
| G | cilindro L 105 mm, D 32 mm | 1,5 V | |||
| J | cilindro L 150 mm, D 32 mm | 1,5 V | |||
| N | LR1 | 910À | Lady et les de la calculatrice HP-41 | cilindro L 30,2 mm, D 12 mm | 1,5 V |
| CR123À | cilindro L 34,5 mm, D 16 mm | 3 V | |||
| BOTON GRAND | |||||
| CR 1616 | bouton, H 1,6mm, D 16mm | 3V | |||
| CR 1620 | bouton, H 2mm, D 16mm | 3V | |||
| CR 2016 | bouton, H 1,6mm, D 20mm | 3V | |||
| CR 2025 | bouton, H 2,5mm, D 20mm | 3V | |||
| CR 2032 | bouton, H 3,2mm, D 20mm | 3V | |||
| CR 2430 | bouton, H 3mm, D 24,5mm | 3V | |||
| CR 2450 | bouton, H 5mm, D 24,5mm | 3V | |||
| BOTON | |||||
| LR44 | Alcalina | Bouton, H 5,4mm, D 11,6mm | 1,5V | ||
| PX28 | Óxido mercúrico; déjà il ne se fabrique pas | bouton, H 25,2mm, D 13mm | 6V | ||
| PX28S | Óxido d'argent; remplaçant de PX28 | bouton, H 25,2mm, D 13mm | 6,2V | ||
| PX28L | L544 | Iones de litio; remplaçant de PX28 | bouton, H 25,2mm, D 13mm |
6V |
|
| AUTRES | |||||
Note: Les pilas de 6 V, 9 V et 12 V ils ont l'habitude de se fabriquer moyennant des multiples d'éléments de 1.5 V en série. Lorsqu'ils s'utilisent acumuladores (NiMH ou NiCd), le voltage total y a de se multiplier par 0.83, puisque chaque élément il distribue 1,24 V au lieu de 1,5 V. Il y a acumuladores alcalinos que distribuent 1,5 V.
La norme européenne applicable est IEC 60086-1 Primary batteries - Part 1: Général (Norme anglaise: BS397).
La série LR-xx indique qu'ils sont pilas alcalinas. Les de zinc-charbon ils ne portent pas "L": R-6, R-20, etc.
La norme nord-américaine applicable est ANSI C18.1 American National Standard for Dry Cells and Batteries-Specifications.
Il y a des abondants articles sur beaucoup d'aspects des pilas et de son utilisation en des équipes portables en Buchmann.ca.
Ils peuvent se trouver des données intéressantes sur les codes des divers fabricants et ses equivalencias en [1] et en [2].
Les pilas et l'environnement
thumb|Pilas Électriques usées en décomposition. Les métaux et produits chimiques constituants des pilas peuvent résulter nuisibles pour le environnement, en produisant pollution chimique. Il est très important ne les jeter pas aux ordures (dans quelques pays il n'est pas permis), mais les porter à des centres de recyclage. Dans quelques pays, la plupart des fournisseurs et boutiques spécialisées aussi se font charge des pilas dépensées. Une fois que l'envoltura métallique que recubre les pilas se daña, les substances chimiques qui contiennent se voient libérées à l'environnement en causant pollution. Avec majeur ou moindre degré, les substances sont absorbées par le terroir en se pouvant filtrer vers les mantos acuíferos et de ceux-ci peuvent passer directement aux êtres vifs, en entrant avec ceci dans la chaîne alimentaire.
Études spécialisées indiquent qu'une micro pila de mercurio, peut arriver à contaminer 600.000 litres d'eau, une de zinc-air 12.000 litres et une d'óxido de argent 14.000 litres.
Les pilas sont résidus dangereux par ce que dès l'instant où se commencent à réunir, ils doivent être maniées par personnel capacité qu'il suive les précautions appropriées en employant toutes les procédures techniques et légaux du je manie de résidus dangereux.
Références
Voyez-vous aussi
Tu raccordes externes
Wikimedia Commons Héberge contenu multimédia sur Pila (électricité).- Pilas: un ennemi en maison
- barrapunto.com: Comment Allonger la vie des batteries
- barrapunto.com: Enquête et commentaires sur des batteries
- CEMPRE l'Uruguay, Engagement des entreprises pour le recyclage, page sur la gestion de pilas et batteries en UruguayDonne:Batteri (elektricitet)le:Μπαταρίαai:סוללה חשמלית
