Física - Relatório da Pilha

                                                                                                   RELATÓRIO
                                                 Secretaria de Educação do Estado da Bahia

 Colégio Estadual Professor Edilson Souto Freire

Dias D’Ávila – BA

E-mail:cepesf3av2018@gmail.com

Adna Ribeiro

Anderson Paiva

Jéssica Hora

Juliana Santos

Noemy Vitória

Nycolle Kauane

Suzy Maria

  Taíse Cardoso

RESUMO: Este trabalho tem como objetivo conhecer a história, das pilhas desde da primeira inventada até os dias de hoje, juntamente com as que podem ser criadas em casa, além de saber sobre a tensão, corrente e resistência elétrica que as pilhas caseiras possuem, aprender como utilizar um multímetro e o passo a passo de uma bateria feita em domicílio.


PALAVRAS-CHAVES: Pilha; Invenção; Elétrons; Experimento;

·        INTRODUÇÃO

As pilhas foram uma das invenções que revolucionaram o mundo das ciências, onde houve uma revolução extraordinária desde que foram criadas até os dias de hoje. Compreendida através dos anos pelos físicos abaixo:

 Luís Galvani

Galvani [1]

Luís Galvani foi um médico e físico considerado pai da neurofisiologia, na qual estudava, principalmente, a eletricidade da natureza através de experimentos. Onde a partir de uma das suas experiências em 1786, fez surgir de uma forma acidental as pilhas ao dilacerar um anfíbio perto de uma máquina eletroestática notando-se que haviam contrações nos músculos do bicho devido aos diferentes metais tocados no animal. A partir daí desenvolveu uma teoria na qual consistia nos objetos usando serem condutores e a rã um fluxo de eletricidade, a teoria da eletricidade animal. Porém, sua pesquisa não poderia estar mais equivocada. 

Alessandro Volta

Alessandro Volta e sua pilha [2]

Alessandro Volta foi um físico italiano na qual percebeu que a teoria de Galvani era justamente o contrário, na verdade os metais eram os geradores de energia, enquanto que a rã, era apenas um condutor, criando assim a teoria da eletricidade metálica, que para ter essa comprovação, fez um experimento com íons diluídos conjunto de eletrodos de metais (ou seja, materiais juntados por solda) onde percebeu que ocorria um fluxo elétrico, além de reconhecer que, dependendo dos metais esse fluxo poderia ser maior ou menor; ele foi o primeiro a criar a pilha de Volta com cobre, zinco e feltro e até outro experimento, a coroa de copos, na qual revolucionou a Ciência. Em sua homenagem, batizaram a diferença de potencial de Volt.

O Volt, está presente no Sistema Internacional de Unidades (SI), muito utilizada para medir a tensão elétrica e é expressada pelo símbolo V. A sua derivação é dada por: J/C (joule dividido por coulomb) sendo joule uma grandeza de energia utilizada, principalmente, na energia mecânica e térmica compreendida pela força imposta em um Newton em um deslocamento de um metro e coulomb uma grandeza de carga elétrica deslocada por 1 ampere.

A tensão elétrica é a distinção de potencial de dois pontos. É entendida como a porção de energia feita para mover uma carga elétrica, ou seja, é a diferença entre o que gera e o que consome. A pilha é um exemplo de gerador. A pilha libera partículas de elétrons, as quais percorre o condutor e acende (ou liga) o consumidor desejado, depois as partículas voltam para a pilha. Ou seja, a tensão elétrica é a quantidade de energia que o gerador fornece.

André-Marie Ampère

Ampère [3]

André-Marie Ampère foi um físico e matemático francês conhecido, principalmente, pelos seus estudos sobre eletromagnetismo. Ele inventou o primeiro eletroímã da história quando enrolou um fio em um pedaço de ferro. Criou também as leis da repulsão e atração que ocasionam entre si correntes elétricas na qual em sua homenagem o seu sobrenome (Ampère) tornou-se a unidade usada para medir essas correntes.

Corrente elétrica é responsável por trazer a energia que precisamos e dependemos no nosso dia a dia. Normalmente é usada corrente causada pelo movimento de elétrons em um condutor, ou corrente de íons positivos e negativos (em gases ionizados ou em soluções eletrolíticas). A corrente elétrica é causada porque uma divergência de potencial elétrico chamado (d.d.p./tensão). Que pode-se explicar por um conceito de campo elétrico, quer dizer, ao considerar uma cara A positiva e a outra B negativa, há um certo campo orientado da carga A para o B, e ao ligar o fio condutor entre elas duas os elétrons que estão livres automaticamente se deslocam na direção da carga positiva, por causa de terem cargas negativas, e como os opostos se atraem isso acontece. E assim ela cria uma corrente elétrica no fio, com a direção oposta ao campo elétrico que é chamado sentido real da corrente elétrica.

Ampère é a unidade de medição da corrente elétrica. Um ampère corresponde a um coulomb (equivalendo a 6,25x10¹⁸) e o símbolo usado é o A. Ela se divide em outras potências como o miliampere (mA) muito utilizado.

George Simon Ohm

George Ohm [4]

George foi um dos mais brilhantes físicos e matemáticos, ele fez diversos experimentos com distintos fios e observando-os criou a definição de resistência elétrica.

A resistência elétrica é a aplicação de tensão em U, que se estabelece uma corrente elétrica com a intensidade i. Em geral, essas duas grandezas são proporcionais, ou seja, as duas aumentam ao mesmo tempo.

1º fórmula da resistência elétrica: U/i = constante

Essa constante caracteriza-se como resistência elétrica (R), que para se especificar depende da natureza do material utilizado no condutor. Ao se obter a proporcionalidade por se estar de forma linear, chamamos o condutor de ôhmico, que tem seu valor dado por: R=U/i.

R será a constante, conforme 1º Lei de Ohm.

Em sua homenagem, seu sobrenome passou a ser usado como unidade para medir a resistência, tendo como símbolo Ω (ohm).

John Frederich Daniell

Daniell [5]

Apesar disso tudo, a pilha voltaica não conseguia produzir correntes por longos períodos, foi aí que em 1820 John Frederich Daniell, físico e químico, criou uma bateria, a chamada Célula de Daniell, com placas de cobre e zinco e soluções de mesmo materiais saturados conjuntamente com mercúrio (sendo o primeiro a utilizá-lo) produzindo assim certa quantidade de volts que foram incorporados em telégrafos, campainhas de casa por um grande tempo.

 Com o passar dos anos, novos físicos iam criando pilhas com distintos materiais. Em 1859, Planté fez uma bateria de tiras de chumbo e em 1866 Leclanché criou uma com base no zinco e carbono. Já Camille Faure inventou em 1881 uma com ácido e chumbo que aumentou a quantidade de correntes sendo até aplicados em automóveis, depois dessa vieram as baterias de níquel e cádmio, as de alcalino e manganês, as de óxido de zinco e mercúrio.

A Panasonic e a Eletromoura surgiram a partir de 1960, seguidamente da Duracell e Everady fazendo com que a pilha se disseminasse por todo o mundo.

As pilhas atualmente são bem distintas das primeiras gerações criadas, elas consistem em uma reação de oxirredução quando dois eletrodos e um eletrólito reagem provocando correntes elétricas a fim de que possam fazer o funcionamento dos dispositivos.

 A oxirredução é a perda e/ou o ganho de elétrons propenso de um determinado material. Existem muitos tipos de pilhas hoje como: as alcalinas, de lítio e iodo e as de mercúrio e zinco no comércio, sendo utilizadas para cada equipamento específico, muito presente em rádios, lanternas, brinquedos entre outros.

Há também pilhas que podem ser feitas em casa, com objetivo de perceber a troca de elétrons, quais materiais geram mais correntes elétricas e quais conduzem melhor, contudo, elas proporciona energia por apenas um determinado período de tempo, antes que as reações químicas que lhe são compostas se esgotem. Como a pilha de água sanitária que junto com diferentes materiais podem produzir quantidades distintas de tensão e corrente elétrica.

·      PROCEDIMENTOS

[6]

No processo de medir a bateria foi utilizada três escalas do multímetro.

Para calcular a tensão (voltagem) da bateria usamos a escala DCV no ponto 20.

Para calcular a corrente da bateria utilizamos a escala DCA no ponto 220m.

Para calcular a resistência elétrica utilizamos a escala de Ohm no ponto 200.

   Experimento 1:

No primeiro experimento foi utilizado água sanitária, fio de cobre e uma porca.

Procedimentos 1:
Foi feito dois furos na lateral do recipiente.

Em seguida foi desencapado e lixado uma parte do fio para que todo o esmalte presente fosse retirado. 

   

Logo após foi colocado o fio de cobre no recipiente por meio do recipiente criado posteriormente.

Depois foi enrolado a porca em um fio de cobre.

Em seguida foi colocado o fio junto com a porca para dentro do recipiente.

E por fim foi colocado a água sanitária.

Experimento 2:

No segundo experimento foi realizado o mesmo procedimento com a única diferença que em vez da porca foi enrolado no fio de cobre o papel-alumínio e a água sanitária foi substituída por água e sal.

Experimento 3:

No terceiro experimento é basicamente igual ao segundo com a diferença que em vez de água e sal foi utilizado água sanitária.

Experimento 4:

No quarto experimento foi cortado um pedaço de lata de alumínio e lixado para remover toda tinta.

Após o processo de lixamento foi colocada no fio de cobre assim como no terceiro procedimento, apenas substituindo o papel-alumínio pelo alumínio da lata de refrigerante.

·        ANÁLISE DE DADOS

Experimento	Volts
Pilha 1	0.90 V
Pilha 2	0.48 V
Pilha 3	1.20 V
Pilha 4	1.40 V

Pilha 1: A pilha de água sanitária foi feita com cobre (Cu) e ferro (Fe) na qual o utilizado foi uma pequena porca. A voltagem no multímetro, com a quantidade de água sanitária mediana, começou em 0.75 V e parou em 0.90 V, ao colocar mais água sanitária a mesma vazou sendo também observado que a porca usada ficou enferrujada.

Pilha 2: A pilha de água e sal foi composta por alumínio (Al) e cobre (Cu), para o alumínio inicialmente foi usado o papel alumínio encontrado nas cozinhas das casas. Ao testar sua voltagem constatou-se que ela foi ainda menor, 0.48 V, essa condição se dá por conta que a solução da água sanitária e da água e sal são diferentes.

Pilha 3: A pilha de água sanitária foi construída com cobre (Cu) e alumínio (Al), onde o fio de cobre foi envolvido pelo papel alumínio. Ao testar a voltagem dessa pilha, obteve-se o melhor resultado entre as apresentadas anteriormente, com 1.20 V.

Pilha 4: A pilha de água sanitária foi composta por cobre (Cu) e alumínio (Al), o fio de cobre foi revestido por um pedaço de lata de alumínio que foi lixado para remover a tinta, o resultado obtido foi melhor que todos os outros, chegando à 1.40 V.

·         CONCLUSÃO

A criação da bateria apesar de ter sido uma experiência interessante, trouxe muita dor de cabeça por precisar de muita atenção e desempenho na hora de usar o multímetro, achar recipientes que pudesse utilizar e fazer, precisou de muita concentração para desenvolver o conteúdo. Os lados positivos da criação da bateria, foram o trabalho em equipe, a contribuição de todos para um bom desempenho da bateria, e as pesquisas que ajudaram a entender a evolução da bateria desde antigamente até hoje em dia. O lado negativo foi irresponsabilidade de alguns integrantes e por alguns terem mais impasses que outros na matéria, tiveram certa dificuldade, na hora de usar o multímetro tivemos que pesquisar e entender para que era utilizado e assim começar a fazer testes na bateria através da máquina. As pessoas que realmente estudaram conseguiram obter conhecimento sobre os cálculos e de como fazê-lo e da história das pilhas. Por incrível que pareça as pilhas ficaram legais e criativas, onde cada grupo desenvolveu de um jeito mostrando suas especificidades. Teve atenção absoluta e muita compreensão ao editar o relatório, algumas pessoas ficaram realmente curiosas sobre o que ia dar o desenvolvimento e os resultados da pilha e tinham interesse em seguir em frente. Apesar de tudo isso, tivemos multímetro queimado, a irresponsabilidade de algumas pessoas que deixaram para fazer os textos em cima da hora e mesmo assim alguns não gostaram da pressão de ter que fazer o necessário, e cada vez que o professor ia colocando pressão em cima dessas pessoas mais perto ficava a data de postagem, apenas uma pessoa tinha feito a introdução. A separação dos blocos acabou sendo atrapalhado e indivíduos ficaram desligados esperando a sua parte cair do céu.

·         REFERÊNCIA

[1] Operamundi.uol.com.br

[2] https://brasilescola.uol.com.br/quimica/historia-das-pilhas.htm

[3] http://www.sofisica.com.br/conteudos/Biografias/ampere.php

[4] https://brasilescola.uol.com.br/fisica/georg-simon-ohm.htm

[5] /brasilescola.uol.com.br/quimica/pilha-daniell.htm

[6] https://www.industriahoje.com.br

https://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/historia-das-pilhas

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/corrente.php

https://brasilescola.uol.com.br/quimica/historia-das-pilhas.htm

http://www.energiaeletrica.net/sistema-internacional-de-unidades/