Pot lucra ceasul cu bateriile cu apă? Pot! În plus, acum vom face astfel de ceasuri cu mâinile noastre și, în același timp, vom înțelege cum funcționează. Vă invităm să participați la această activitate fascinantă și cognitivă, atât pentru copii cât și pentru adulți! În plus, veți vedea că producția acestor ceasuri absolut ecologice va necesita doar că există absolut toată lumea la domiciliu: rămășițe, resturi, deșeuri și recipiente goale.
Originile acestui sistem
Principiul funcționării ceasului de apă este vechi, la fel ca lumea, și se bazează pe electroliză. Pentru prima dată, acest principiu a fost aplicat la 2 mai 1800 de doi chimici britanici William Nicholson (1753-1815) și Sir Anthony Carlyle (1768-1840). Unul dintre efectele electrolizei se numește redox (reacția de reducere a oxidării). Aceasta este o reacție electrochimică și, în cazul bateriei noastre, se produce între zinc, apă și cupru, se mișcă electroni și, prin urmare, se alimentează ceasul.
Cum funcționează ceasul pe apă?
Metoda de electroliză face posibilă obținerea reacțiilor chimice generate de excitațiile electrice. Este suficient să scufundați în apă doi electrozi din materiale speciale și să obțineți alimente. În ceea ce privește redoxul, vă permite să obțineți mișcarea electronilor (adică, electricitatea) din reacțiile chimice.
Pornind de la aceasta, devine clar cum se fac ceasuri pe bateriile cu apă. Este suficient să se scufunde un electrod de cupru (catod, pol pozitiv) și un electrod de zinc (anod, pol negativ) într-un recipient dintr-un recipient din plastic sau din sticlă plin cu apă, care trebuie să fie suficient mineralizat. Placa de cupru atrage electronii eliberați de placa de zinc. Acești electroni trec prin firele externe (în ore). Deoarece cuprul primește electroni, ionii liberi de electroliți pozitivi încearcă să se fixeze pe electrod pentru a echilibra încărcăturile. Cationii prezenți în electrolit (Cu 2+) sunt atrași de un electrod de cupru încărcat negativ, unde primesc doi electroni și devin neutri, depunând pe electrod sub formă de metal. Cationii de zinc (Zn 2+) se acumulează în apă. Pentru fiecare atom de cupru localizat pe electrod, atomul de zinc, descompus, eliberează doi electroni în circuit și înlocuiește două încărcări pe electrodul său. Energia produsă este cu siguranță slabă (aproximativ 0,8 volți), dar este suficient să alimentăm un ceas electronic timp de câteva săptămâni, un dispozitiv care consumă foarte puțină energie.
Acum, știind principiul, să trecem la practică!
- Găuriți cu burghie, descrise mai jos,
- sârmă pentru lipit fier,
- ca unghii sau plăci de electrozi, zinc și cupru,
- containere (pahare de sticlă de iaurt sau miere);
- ca stand 2 plăci de lemn de 30 x 8 cm grosime 1 cm, combinate cu 4 șuruburi, ascunse în tuburi din plastic,
- garnituri etanșe (în diametru care coincid cu găurile cupelor), umplute cu o cameră de aer și amplasate între cupe și placa de lemn de sus,
- tub de plastic lungime de 5 cm și 1,6 cm în diametru, pentru a face 4 ochi pentru a umple bateria cu apă,
- 4 prize din copacul de plută, care se potrivesc cu 4 ochi,
- ceas electronic mic.
Ordinea de executare a lucrărilor:
1. Luați placa, care va servi drept capacul bateriei, și rotiți-o cu capul în jos. Am pus 4 cești pe ea cu o gaură în jos, în centru și în jurul contururilor găurilor cu un creion.
2. Desenăm o linie prin centrele de cercuri.
3. Întinzându-vă din punctele de intersecție a cercurilor cu această linie de 5 mm, faceți note pentru găurile viitoare sub electrozii.
4. În centrul fiecărui cerc, trageți un cerc mic pentru găurile de sub tuburi.
5. Găuriți cu un burghiu puțin mai mic decât diametrul unghiilor, făcând găuri în locurile potrivite.
6. Folosind un burghiu cu un burghiu de 16 mm, faceți găuri pentru tuburi.
7. Folosind un burghiu cu un burghiu de 5 mm, efectuați găuri în colțurile ambelor plăci pentru conectarea lor ulterioară.
8. Acoperiți suprafețele ambelor plăci cu lac.
9. Când se usucă lacul, conduceți în capacul bateriei din partea inferioară a unghiei, alternând zincul cu cupru conform desenului.
10. Tăiați tubul din plastic în 4 piese identice cu grosimea plăcii + grosimea garniturii + 5 mm și introduceți-le în găurile din centrele cercurilor, lăsând o proeminență de 5 mm pe partea superioară.
11. Lipiți firele la electrozi conform figurii.
12. Am pus tampoane etanșe între găurile cupelor și placa superioară.
13. Am conectat plăcile unul cu celălalt cu ajutorul șuruburilor ascunse în tuburile de plastic cu o înălțime egală cu înălțimea canelurilor + înălțimea garniturii.
14. Conectăm ceasul la baterie prin conectarea plus (+) și minus (-) de pe baterie cu terminalele corespunzătoare ceasului.
15. Umpleți cupele cu apă, lăsând 5 mm la margini, conectați găurile cu dopuri și după câteva secunde ceasul va funcționa și va fi servit timp de câteva săptămâni. Când sarcina slăbește, va fi suficient doar să adăugați apă.