د بیټرۍ نړۍ - دریمه برخه
د کیمیا په برخه کې د 2019 نوبل جایزه د لیتیم آیون بیټرۍ ډیزاین رامینځته کولو لپاره ورکړل شوه. د نوبل کمیټې د ځینو نورو فیصلو برخلاف، دا یو حیران نه و - په بشپړ ډول برعکس. د لیتیم آیون بیټرۍ د بریښنا سمارټ فونونه، لپټاپونه، د پورټ ایبل بریښنا وسیلې او حتی بریښنایی موټرونه. درې ساینس پوهان، جان ګوډینوف، سټینلي ویټینګم او اکیرا یوشینو، په مستحق ډول ډیپلومونه، د سرو زرو مډالونه او د ویش لپاره 9 میلیونه SEK ترلاسه کړل.
تاسو کولی شئ زموږ د کیمیا دورې په مخکینۍ ګڼه کې د جایزې لپاره د استدلال په اړه نور ولولئ - او مقاله پخپله د حجرو او بیټریو مسلې د ډیر تفصیلي پریزنټشن اعلان سره پای ته ورسیده. دا د خپلې ژمنې د ساتلو وخت دی.
لومړی، د نومونو د غلطۍ لنډ وضاحت.
مخونه دا یوازینی سرکټ دی چې ولتاژ تولیدوي.
بیټرۍ په سمه توګه وصل شوي حجرې لري. موخه دا ده چې ولتاژ، capacitance (انرژی چې د سیسټم څخه اخیستل کیدی شي)، یا دواړه.
اکاډمیم دا یو حجره یا بیټرۍ ده چې کله له مینځه وړل کیږي بیا چارج کیدی شي. هر چپ دا ځانګړتیاوې نلري - ډیری یې د ضایع کیدو وړ دي. په ورځني وینا کې، لومړی دوه اصطلاحات اکثرا د یو بل سره د تبادلې وړ کارول کیږي (دا به په مقاله کې هم وي)، مګر یو څوک باید د دوی ترمنځ توپیر پوه شي (1).
1. بیټرۍ چې حجرې لري.
بیټرۍ په تیرو لسیزو کې نه دي اختراع شوي، دوی ډیر اوږد تاریخ لري. تاسو ممکن دمخه د تجربې په اړه اوریدلي وي ګالوانیګو i ولټ د XNUMXth او XNUMXth پیړیو په پیل کې ، کوم چې په فزیک او کیمیا کې د بریښنایی جریان کارولو پیل په نښه کړ. په هرصورت، د بیټرۍ تاریخ حتی مخکې پیل شو. دا ډیر وخت دمخه وو…
... ډیر وخت په بغداد کې
په 1936 کې یو جرمني لرغونپوه ویلیم کوینګ بغداد ته نږدې د خټو یو لوښی وموندل شو چې د دریمې پیړۍ دمخه تاریخ لري، دا موندنه غیر معمولي نه ښکاري، ځکه چې د فرات او دجز تمدن د زرګونو کلونو لپاره وده کړې وه.
په هرصورت، د کښتۍ محتويات پراسرار وو: د مسو د پاڼي زنګ وهل، د اوسپنې راډ، او د طبیعي رال پاتې شوني. کوینیګ د هنري اثارو د هدف په اړه حیران پاتې شو تر هغه چې هغه په بغداد کې د جواهرانو له کوټې څخه لیدنه وکړه. ورته ډیزاینونه د محلي کسبګرو لخوا د قیمتي فلزاتو سره د مسو محصولاتو پوښلو لپاره کارول شوي. دا مفکوره چې دا یو لرغونی بیټرۍ وه، نور لرغون پوهان قانع نه کړل چې په هغه وخت کې د بریښنا هیڅ ثبوت ژوندی نه و.
نو (دا هغه څه دي چې موندنه ورته ویل کیږي) ایا دا ریښتیا خبره ده یا د 1001 شپې افسانه؟ اجازه راکړئ تجربه پریکړه وکړي.
تاسو به اړتیا ولرئ: د مسو تخته، د اوسپنې میخ او سرکه (یادونه وکړئ چې دا ټول توکي په لرغونو وختونو کې پیژندل شوي او په پراخه کچه شتون لري). د رګ د بندولو لپاره رال بدل کړئ او د موصلیت په توګه یې پلاسټینین سره بدل کړئ.
تجربه په بیکر یا فلاسک کې ترسره کړئ، که څه هم د خاورې ګلدان کارول به ازموینې ته یو مستند خوند ورکړي. د شګو کاغذ په کارولو سره، فلزي سطحونه د تختې څخه پاک کړئ او تارونه یې وصل کړئ.
د مسو پلیټ په رول کې واچوئ او په کڅوړه کې یې واچوئ او کیل یې په رول کې دننه کړئ. د پلاسټینین په کارولو سره، پلیټ او میخونه سم کړئ ترڅو دوی یو بل ته لاس ونلري (2). سرکه (تقریبا 5٪ محلول) په برتن کې واچوئ او د ملټي میټر په کارولو سره د مسو پلیټ او د اوسپنې کیل سره وصل د تارونو پایونو ترمینځ ولټاژ اندازه کړئ. د DC اوسني اندازه کولو لپاره وسیله تنظیم کړئ. کوم قطب "پلس" دی او کوم د ولتاژ سرچینې "منفی" دی؟
2. د بغداد څخه د بیټرۍ د عصري کاپي سکیچ.
میټر 0,5-0,7 V ښیي، نو د بغداد بیټرۍ کار کوي! مهرباني وکړئ په یاد ولرئ چې د سیسټم مثبت قطب مسو دی، او منفي قطب اوسپنه ده (میټر د ترمینلونو سره د تارونو نښلولو لپاره یوازې په یوه اختیار کې د مثبت ولتاژ ارزښت ښیي). ایا دا ممکنه ده چې د ګټور کار لپاره د جوړ شوي کاپي څخه بریښنا ترلاسه کړئ؟ هو، مګر ځینې نور ماډلونه جوړ کړئ او د ولټاژ زیاتولو لپاره یې په لړۍ کې وصل کړئ. LED شاوخوا 3 ولټو ته اړتیا لري - که تاسو له خپل بیټرۍ څخه دومره ډیر ترلاسه کړئ ، LED به روښانه شي.
د بغداد بیټرۍ په مکرر ډول د کوچنیو وسایلو د بریښنا کولو وړتیا لپاره ازموینه شوې. ورته تجربه څو کاله دمخه د کلت برنامه MythBusters لیکوالانو لخوا ترسره شوې وه. Mythbusters (ایا تاسو اوس هم ادم او جیمي په یاد لرئ؟) هم دې پایلې ته رسیدلي چې جوړښت کولی شي د پخوانی بیټرۍ په توګه کار وکړي.
نو ایا د بریښنا سره د انسانانو جرات دوه کاله دمخه پیل شو؟ هو او نه. هو، ځکه چې بیا هم د بریښنا رسولو ډیزاین کول ممکن وو. نه، ځکه چې اختراع پراخه نه شوه - هیڅوک ورته اړتیا نه درلوده او د ډیرو پیړیو لپاره.
پیوستون؟ دا ساده ده!
د فلزي تختو یا تارونو، المونیم، اوسپنې او داسې نورو سطحې په بشپړه توګه پاک کړئ. د دوه مختلف فلزاتو نمونې په جوس میوه کې دننه کړئ (کوم چې به د بریښنا جریان اسانه کړي) ترڅو دوی یو بل ته لاس ونه رسوي. ملټي میټر کلیمپونه د تارونو پایونو سره وصل کړئ چې د میوو څخه چپکیږي، او د دوی ترمنځ ولتاژ ولولئ. د کارول شویو فلزاتو ډولونه (همدارنګه میوه) بدل کړئ او هڅه وکړئ (3).
3. د میوو حجره (المونیم او مسو الکترودونه).
په ټولو قضیو کې اړیکې جوړې شوې. د اندازه شوي ولتاژ ارزښتونه د تجربې لپاره اخیستل شوي فلزاتو او میوو پورې اړه لري. په بیټرۍ کې د میوو حجرو یوځای کول به تاسو ته اجازه درکړي چې دا د کوچنیو بریښنایی تجهیزاتو بریښنا لپاره وکاروئ (پدې حالت کې، دا لږ مقدار اوسني ته اړتیا لري، کوم چې تاسو کولی شئ د خپل ډیزاین څخه ترلاسه کړئ).
د هغو تارونو پایونه چې له سختو میوو څخه وتلي تارونو ته وصل کړئ او دا په پایله کې د LED پایونو سره وصل کړئ. هرڅومره ژر چې تاسو د بیټرۍ قطبونه د ډیایډ اړوند "ټرمینالونو" سره وصل کړئ او ولتاژ له یو ټاکلي حد څخه تیر شو ، ډایډ به روښانه شي (د مختلف رنګونو ډایډونه مختلف لومړني ولټاژ لري ، مګر شاوخوا 3 ولټاژ باید کافي وي. ).
د بریښنا مساوي په زړه پوري سرچینه یو بریښنایی ساعت دی - دا کولی شي د اوږدې مودې لپاره په "میوه بیټرۍ" کې کار وکړي (که څه هم ډیری د ساعت په ماډل پورې اړه لري).
سبزیجات په هیڅ ډول د میوو څخه ټیټ ندي او تاسو ته اجازه درکوي له دوی څخه بیټرۍ جوړه کړئ. ځکه؟ یو څو اچار او مناسب مقدار د مسو او المونیم شیټونه یا تارونه واخلئ (تاسو کولی شئ دا د فولادو نوکانو سره بدل کړئ، مګر تاسو به د یوې لینک څخه ټیټ ولتاژ ترلاسه کړئ). بیټرۍ راټول کړئ او کله چې تاسو یې د میوزیک بکس څخه د مدغم شوي سرکټ بریښنا کولو لپاره وکاروئ ، د ککمبر کویر به سندرې ووایی!
ولې ککرۍ؟ Konstantin Ildefons Galchinsky استدلال وکړ چې: "که چرګ سندرې ونه کړي او په هر وخت کې، هغه شاید د جنت په اراده ونه لیدل شي." دا معلومه شوه چې کیمیا پوه هغه څه کولی شي چې حتی شاعرانو یې خوب نه وي لیدلی.
د بیواکوف بیټرۍ
په بیړني حالت کې، تاسو کولی شئ پخپله بیټرۍ ډیزاین کړئ او د LED بریښنا کولو لپاره یې وکاروئ. ریښتیا، رڼا به تیاره وي، مګر دا د هیڅ څخه غوره نه ده.
څه ته به اړتیا وي؟ یو ډایډ، البته، او سربیره پردې، د یخ مکعب مولډ، د مسو تار، او د فولادو نوکانو یا پیچونو (فلزونه باید د بریښنا جریان اسانه کولو لپاره د دوی سطحې پاکې کړي). تار په ټوټو وویشئ او د سکرو یا کیل سر د ټوټې له یوې پای سره وتړئ. په دې ډول د فولادو - مسو څو ترتیبونه جوړ کړئ (8-10 باید کافي وي).
لندبل خاوره په مولډ کې په ریسیسونو کې واچوئ (تاسو کولی شئ د مالګې اوبه هم واچوئ ، کوم چې به د بریښنا مقاومت کم کړي). اوس خپل جوړښت په غار کې دننه کړئ: پیچ یا کیل باید یو سوري ته لاړ شي او د مسو تار په بل کې. راتلونکی یې ځای په ځای کړئ ترڅو د مسو سره په ورته غار کې فولاد وي (فلزونه نشي کولی یو له بل سره اړیکه ونیسي). ټول یو سلسله تشکیلوي: فولاد-مسو- فولاد- مسو، او نور. عناصر په داسې ډول تنظیم کړئ چې لومړی او وروستنی غار (یوازې هغه چې انفرادي فلزونه لري) یو بل ته نږدې وي.
دلته کلیمیکس راځي.
د ډایډ یوه پښه په قطار کې په لومړۍ رخصتۍ کې دننه کړئ او بله پښه په وروستي کې دننه کړئ. ایا دا ځلیږي؟
که داسې وي نو مبارک شه (۴)! که نه، د تېروتنې وګورئ. یو LED ډایډ، د دودیز رڼا بلب برعکس، باید د ارتباط قطبیت ولري (ایا تاسو پوهیږئ چې کوم فلز "پلس" دی او د بیټرۍ "منس" کوم دی؟). دا کافي ده چې پښې د ځمکې په مقابل کې دننه کړئ. د ناکامۍ نور لاملونه خورا ټیټ ولټاژ (لږترلږه 4 ولټ)، خلاص سرکټ یا په دې کې شارټ سرکټ دي.
4. "د ځمکې بیټرۍ" په عملیاتو کې.
په لومړي حالت کې، د اجزاوو شمیر زیات کړئ. په دویمه برخه کې، د فلزاتو ترمنځ اړیکه وګورئ (د دوی شاوخوا ځمکه هم مهر کړئ). په دریم حالت کې، ډاډ ترلاسه کړئ چې د مسو او فولادو پایونه د ځمکې لاندې یو بل سره نه تماس نیسي او هغه خاوره یا هاوان چې تاسو یې لندبل کړی د نږدې کندې سره نه نښلوي.
د "ځمکې بیټرۍ" سره تجربه په زړه پورې ده او ثابتوي چې بریښنا تقریبا هیڅ شی نه ترلاسه کیدی شي. حتی که تاسو اړتیا نلرئ یو جوړ شوی جوړښت وکاروئ، تاسو کولی شئ تل د خپل میک ګیور په څیر مهارتونو سره رخصتي کونکي متاثر کړئ (شاید یوازې د لوړ پوړو تخنیکانو لخوا یاد شوي) یا د بقا ماسټر.
حجرې څنګه کار کوي؟
یو فلز (الیکټروډ) چې په کنډکټیو محلول (الیکټرولایټ) کې ډوب شوی له هغې څخه چارج کیږي. د کیشنونو لږترلږه اندازه حل ته ځي، پداسې حال کې چې برقیان په فلز کې پاتې کیږي. څومره آیونونه په محلول کې دي او څومره اضافي الکترونونه په فلز کې دي د فلزي ډول، محلول، تودوخې او ډیری نورو فکتورونو پورې اړه لري. که دوه مختلف فلزات په یو الکترولیت کې ډوب شي، د الکترونونو د مختلف شمیر له امله به د دوی ترمنځ ولتاژ رامینځته شي. کله چې الیکټروډونه د تار سره وصل کړئ، د فلز څخه الیکترونونه د دوی لوی شمیر سره (منفي الکترود، د بیلګې په توګه د سیل انود) به په فلزاتو کې د لږ شمیر سره (مثبت الکترود - کیتوډ) سره جریان پیل کړي. البته، د حجرې د عملیاتو په جریان کې، یو توازن باید وساتل شي: د انود څخه فلزي کیشنونه محلول ته ځي، او کیتوډ ته لیږل شوي برقیان د شاوخوا شاوخوا آئنونو سره غبرګون کوي. ټول سرکټ د الکترولیت لخوا تړل شوی چې د آیون ټرانسپورټ چمتو کوي. د الکترون انرژي د کنډکټر له لارې جریان لري د ګټور کار لپاره کارول کیدی شي.
