Pilha Caseira
Colégio
Professor Edilson Souto Freire
Cepesf3av2018@gmail.com
Brenda Silva
Camila Silva
Gisele
Silva
Graziele Ferreira
Maria Eduarda
Maria Emilia
Mikael Freire
Resumo: Depois de sermos desafiados
pelo nosso professor de Física a criar uma pilha caseira portátil com materiais
facilmente encontrados em nossa casa. Começamos a pesquisar e buscar
orientações para da inicio a construção esse nosso projeto. E assim tivemos
também a oportunidade de saber como foi a criação das primeiras pilhas, além de
entender melhor algumas unidades de medida do Sistema Internacional de Unidades
e sua relação com seus criadores.
Palavras chave:
Introdução
O termo pilha foi
posteriormente relacionado ao mundo da eletricidade, para nomear um dispositivo
conhecido como pilha elétrica, criado pelo físico italiano Alessandro volta no ano de 1800 que, ganhou então
o nome de “pilha de volta” ou “Pilha Voltaica”.
Uma pilha e um dispositivo capaz de transforma energia química em energia elétrica, e isso e possível devido a duas reações químicas que irão acontecer em seu interior, a oxidação que e a perda de elétrons, e a redução que e o ganho de elétrons. Observe na imagem abaixo:
Uma pilha e um dispositivo capaz de transforma energia química em energia elétrica, e isso e possível devido a duas reações químicas que irão acontecer em seu interior, a oxidação que e a perda de elétrons, e a redução que e o ganho de elétrons. Observe na imagem abaixo:
Então em uma pilha teremos a
perda de elétrons de um lado, e o ganho de elétrons do outro, entretanto, se os elétrons estão
saindo de um lado e chegando ao outro nos teremos uma corrente elétrica. Sendo
assim, se temos corrente elétrica temos a capacidade de utilizar equipamentos
elétricos nesse dispositivo.
Agora, se o termo pilha só
foi dado devido a uma criação feita por Alessandro Volta, fica a pergunta, Ele
e realmente o inventor da pilha ou o cara que a melhor compreendeu e divulgou?
E o que levou ele a criar esse dispositivo?
Luigi Galvani
Bem, tudo começou em 1786,
quando o Medico italiano Luigi Galvani com seu interesse medicinal no uso
da eletricidade começou a se dedicar nos seus estudos sobre a eletricidade na
natureza, especificamente nos músculos de um animal onde ele acreditava que
seria uma fonte de energia. Logo depois, em 1791, Galvani publicou uma pesquisa
onde ele explicava que havia dissecado uma rã e observado que quando dois
metais diferentes entravam em contato com ela, os músculos da coxa da rã
sofriam contrações. Observe na imagem abaixo:
Com isso, Galvani acreditava
que os músculos da rã armazenavam a energia e os metais eram apenas condutores,
criando assim a teoria da “Eletricidade Animal”. Logo após, ele pegou essa
teoria e publicou em um dos seus livros, e isso acabou despertando a atenção do
físico italiano Alessandro Volta.
Alessandro Volta
Não satisfeito com o estudo feito por Galvani, Volta resolveu se aprofunda mais no assunto e concluiu que não era o tecido animal que gerava a eletricidade, mas, sim, o contato entre os metais distintos, e a rã apenas reagia a essa eletricidade externa. Tanto que se fosse utilizado o mesmo metal, os músculos da rã não se contraíam.
Entretanto, como volta
queria provar que sua teoria estava correta e a pesquisa de Galvani estava
errada, ele acabou construindo a
primeira pilha elétrica no ano de 1800, que levou o nome de “pilha de volta” , tendo
também a unidade de tensão elétrica da pilha nomeada de volt ou voltagem como
falamos, devido a seu próprio nome Alessandro Volta. E assim passando a
rejeitar efetivamente a ideia de um "fluido elétrico animal”
A
Pilha de Volta, era formada por discos de zinco e de prata
intercalados e conectados por um fio condutor, além de um disco umedecido em
salmoura, Por exemplo; era colocado um disco de prata, um disco de zinco por
cima e um disco de papelão umedecido, e assim sucessivamente ia realizando essa
montagem intercalada dos discos, até formar uma coluna alta, mas que consiga se
sustentar e por último, as extremidades da pilha eram ligadas a um fio condutor
externo.
Logo depois, a pilha de volta passou por uma evolução feita pelo físico britânico John Frederic Daniell no ano de 1836.
John Frederic Daniell
A pilha de Daniell, basicamente representou um aperfeiçoamento da pilha criada por Volta. Se compararmos a pilha de ambos, podemos notar vários aspectos diferentes a começar por, ao invés de Daniell usar vários discos empilhados como Volta fez, ele utilizou polos condutores de corrente elétrica conhecida como eletrodos, e ficou constituída da seguinte forma; o primeiro lado era formado por uma placa de zinco mergulhada em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4) em um béquer (recipiente simples utilizado em laboratório), e a outra era formada por uma placa de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre II (CuSO4) em outro béquer, e essas placas eram interligadas por um fio de cobre condutor.
André-Marie Ampère
Foi um dos mais importantes
físicos e cientistas da história, tornou-se bem conhecido devido a suas
investigações sobre os fenômenos eletrodinâmicos. Em 1820 apresentou, à
Academia de Ciências de Paris as suas primeiras observações sobre as
propriedades magnéticas, e com isso possibilitando o estudo da corrente
elétrica.
Ele mostrou que dois fios
quando atravessados por uma corrente elétrica exercem ações recíprocas. Sete anos depois, publicou a obra
Teorias matemáticas dos fenômenos eletrodinâmicos, unicamente experimentais, e
com essa obra que ele conclui suas pesquisas sobre eletricidade e magnetismo. A
unidade de medida da intensidade da corrente no Sistema Internacional de
Unidades levou o nome Ampere em sua homenagem.
Georg Simon Ohm
Foi um importante físico e
matemático alemão, e criador do conceito de resistência elétrica, porem o
artigo criado por ele que definiu esse novo conceito foi despercebido na
época. Sua formulação matemática ficou conhecida como Lei de Ohm. A lei de Ohm
é uma formula matemática para calcular as três grandezas fundamentais para a
eletricidade, que são: Corrente elétrica, Resistência e a Tensão. Em sua
homenagem o SI usou para medir a resistência a letra “o” em grego Ω que significa Ômega, que na forma
maiúscula significa ohm.
A primeira
lei de Ohm : estabelece que a razão entre a diferença de potencial e a
corrente elétrica em um condutor é igual a resistência elétrica desse
condutor.
A segunda lei de Ohm: descreve as grandezas que influenciam na resistência elétrica de um condutor homogêneo.
Entendendo melhor as unidades de medida apresentadas acima:
Tensão
elétrica: é
uma indicação de quanta energia é envolvida na movimentação de uma carga elétrica entre dois pontos no espaço. Pode ser chamada também de diferença de
potencial, porque a tensão elétrica ela só vai se dar em momentos que haja
diferença de potencial. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a
unidade de medida da tensão é o volt.
Volt (V) :E a energia em joule dividido por coulombs de carga entre dois pontos distintos no espaço.
Como isso acontece? Bem, um Coulomb de carga, nada mais e que um conjunto de 6,25 x 1018 elétrons. Isto é, 6 280 000 000 000 000 000 elétrons. Então quando falamos em voltagem, queremos dizer que estamos entregando 1 joule pra uma galera de 1 trilião. Parece ser pouca, mais um elétron e tão pequeno que 1 joule já e mais que o suficiente para toda essa multidão.
Então esse volte e a entrega
de energia para a multidão de elétrons, parece ser pouco, a quantidade de 1
joule para essa multidão. Porém um elétron e tão pequeno que para ele aquilo já
basta, e quando ele ganha essa energia que ele pode se deslocar.
Mais para saber se ele vai
se deslocar perguntamos primeiro a resistência pra ver se da para ocorrer esse deslocamento.
Pois se a resistência for muito grande ele não se desloca, mais se ela for
pequena ele vai se deslocar como se fosse um caminho de formigas e assim
aparecendo uma corrente elétrica.
Resistência elétrica: E a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada.
Mais o que seria uma corrente elétrica?
Em um conceito básico, a
corrente elétrica e um fluxo ordenado de cargas elétricas que passam dentro de
um condutor. A corrente basicamente medi a quantidade desses elétrons que
passam por esse condutor num certo período de tempo, A unidade adotada para
medir a intensidade da corrente no SI é o Ampére (A).
Ampere: equivale
a um Coulomb por segundo (C/S). Um Coulomb que e à unidade carga elétrica. Esse
nome foi dado em homenagem ao físico
francês Charles Augustin de Coulomb. Essa a carga ela e proporcional ao numero
de elétrons, ou seja, Um Coulomb é definido como a quantidade de carga elétrica
que atravessa em um segundo um condutor.
Entretanto, como já faz
parte da natureza humana querer inovar todo sempre, não foi diferente no caso
das pilhas. Hoje em dias temos as formas mais diversificadas de pilhas e
baterias possíveis, como por exemplo:
A Bateria
de Níquel Cádmio, que foi o segundo
tipo de bateria recarregável a ser desenvolvido;A Baterias de Ion-Lítio, muito
utilizada em equipamentos portáteis, como, celulares e câmeras digitais. E um
tipo de bateria também recarregável e armazena muito mais de energia que uma
bateria de hidreto metálico de níquel, ou Níquel Cádmio; E também, as Baterias de
chumbo-ácido, geralmente usadas em automóveis, são formadas internamente
por 6 “pilhas” de 2V, totalizando 12V. Entre varias outras.
Procedimentos
Como usar o multímetro:
Ao usar o multímetro devemos
tomar bastante cuidado e prestar muita atenção nas suas escalas. O multímetro é
um aparelho usado para testes e medição de grandezas elétricas.
As três principais
partes de um multímetro ° Bornes ( que é onde são conectados as pontas de
prova) ° Display ° Botão de seleção ou como chamamos habitualmente, chave
seletora;
Ponteiras ( Bornes ) - a
vermelha representa a polaridade positiva, e a preta, representa a polaridade
negativa;
Visor ( display ) - Onde os
resultados são exibidos;
Botão de seleção ( chave
seletora ) - Usamos para selecionar a função que desejamos medir;
Como efetuar as medições
PRIMEIRO - Devemos determinar a grandeza que iremos medir;
DVC ( tensão contínua ) -
Primeiro você precisa localizar no multímetro a escala de tensão contínua, ao
achar, você irá ajustar no valor que pretende medir. Caso tenha dúvidas sobre o
valor, coloque a chave de seleção em um valor mais alto e depois vá abaixando.
Sempre o negativo será o preto, e o vermelho, o positivo, se ao fazer isso
surgir uma dúvida de que se ao inverter o cabos medidores irá danificar o
aparelho ou algo parecido, descarte-a, pois não é verdade, ele apenas irá
mostrar menos do que o valor Real.
AVC ( tensão alternada ) -
Não há nenhum segredo, ao medir a tensão alternada, caso não sabia o valor da
tensão, coloque a escala 750 AVC, ou a maior que seu multímetro tiver, isso é
feito para que evite danos ao seu aparelho e até mesmo acidentes um pouco mais
grave.
Resistência elétrica -
Colocamos a chave seletora na escala de de medição ( ohms) no valor mais alto
que tivermos no multímetro a depender do multímetro será o valor 200M ( Mega
ohms). Nesse caso não precisa se preocupar com a polaridade, mas é importante
lembrar que o aparelho esteja desconectado de qualquer circuito.
Utilizamos para medir a nossa
pilha as seguintes escalas: DCV no ponto 20 para medir o volt (ou tensão), escala de Ohm para medir a resistência no
ponto 200, e a escala DCA para medir a
corrente no ponto 200m.
Construindo a pilha:
Experimento 1:
Foram utilizadas para a criação
desse experimento, dois tubetes, parafuso, fio de cobre, alumínio e agua sanitária.
Passo
1:
Primero foram feitos 3 furos na tampa do recipiente escolhido (tubete);
Passo
2:
Descascamos o fio de cobre;
Passo
3:
Pegamos o fio de cobre desencapado junto com o parafuso e o alumínio, e
inserimos nos furos feitos na tampa do recipiente.
Passo
4:
Depois que colocamos os materiais nos furos feitos na tampa, pegamos a parte
inferior do recipiente (O frasco), e inserimos a água sanitária e em seguida
fechamos o recipiente. Observação: repetimos esse procedimento em dois frascos.
Passo
5:
Depois dos recipientes já fechados,
pegamos mais um fio de cobre ( Com as pontas já desencapadas), para ser o
condutor que e serve para ligar equipamentos. Observe na imagem abaixo a pilha já construída:
Experimento 2:
A diferença do primeiro
experimento para o segundo, foi que utilizamos um recipiente maior e parafusos
menores e não usamos o alumínio. E repetimos o procedimento em quatro frascos.
Analise
de dados:
Pilha 1
|
Pilha 2
|
Volt: 2.12
|
Volt: 2.35
|
Corrente: 32.1
|
Corrente: 45.0
|
Primeira pilha:
Volt
Corrente
Volt
Corrente
Na primeira pilha obtivemos um resultado menor em volt,
devido ao tamanho do recipiente que foi menor que o da segunda pilha que
obtemos um resultado maior. Porem devido a quantidade de material da primeira
pilha ser maior que a da segunda, a reação
química chamada de redução que e representada pelo cobre (CU), por ela esta
apresentada em maior quantidade, fez com que na hora fazer testes com algum dispositivo como por exemplo uma lad, a tensão da pilha caísse menos que a da segunda pilha que contem
menos quantidade de material responsável pela redução. Entretanto, devido a primeira pilha ter a maior quantidade desse material, o cobre,e um menor
recipiente fez com que ela tivesse uma maior durabilidade.
Conclusão
Desde o
momento que fomos desafiados pelo nosso professor de física a fazer a construção
de uma pilha caseira, começou a nossa busca pra tentar entender toda a historia
por trais disso, desde toda a historia da eletricidade, a relação das unidades
de medida com seus criadores, o porque a pilha se chama assim, ou como e de
quem foi a ideia de inventa-las, o porque que possível gerarmos energia com materiais
tão simples e facilmente encontrados, enfim, para a realização desse projeto,
tivemos que pesquisar, e estudar todas as informações possíveis para
compreendermos melhor e entender todo o proposito que desafio nos trouxe. Ao
longo dessa caminhada a equipe teve sim,
muitas dificuldades devido também o comportamento dos componentes, pois uns
sempre se dedicavam mais que outros, além de muitos imprevistos, que ocorriam
ate mesmo pela falta de um bom dialogo entre os componentes, porem todos
ajudaram de alguma forma. Mais analisando bem podemos ver que todo esse
trabalho trouxe mais pontos positivos que negativos, pois além de aprendermos
mais, e ampliar o nosso conhecimento, tivemos a oportunidade de saber lidar com
opiniões diferentes da nossa e de trabalhar em grupo.
Referências
https://educacao.uol.com.br/biografias/georg-simon-ohm.htm
https://historiadigital.org/curiosidades/as-ras-mutiladas-de-luigi-
galvani https://www.mundodaeletrica.com.br/lei-de-ohm/
galvani https://www.mundodaeletrica.com.br/lei-de-ohm/
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