[حميد]

پس از تشکیل قطبهای مثبت و منفی در درون باتری ، چرا باید صبر کنیم تا تخلیه الکتریکی بین دو الکترود از طریق یک هادی بیرونی انجام شود؟

در کلاس درس معلم مشغول مرور آزمایشات ولتا و چگونگی اختراع پیل الکتریکی است . یکی از دانشجویان سؤال می کند :
پس از تشکیل قطبهای مثبت و منفی در درون باتری ، چرا باید صبر کنیم تا تخلیه الکتریکی بین دو الکترود از طریق یک هادی بیرونی انجام شود؟چرا تخلیه الکتریکی در داخل الکترولیت صورت نمی پذیرد ؟ بعبارت دیگر دلیل پایداری باتری چیست ؟ چرا باتری می تواند وجود داشته باشد !؟ معلم پاسخ را به دیگر دانشجویان وا می نهد و پاسخهای زیر ارائه می گردد :

1 – الکترولیت درون باتری هر چند موجد الکترودهای مثبت و منفی باتری است اما هادی خوبی برای عبور جریان الکتریکی نیست .
2 – این جریان در واقع بوجود می آید ، منتهی به کندی و همین پدیده سبب خالی شدن باتری می شود که به دنبال آن شارژ باتری ضرورت می یابد .
3 – در صورت وجود چنین جابجایی الکتریکی در درون باتری ، قانون مداری KCL نقض می شود . بنابراین چنین چیزی ممکن نیست .
4 – تبادل الکتریکی در مایعات همانند فلزات با انتقال تکانه الکتریکی صورت نمی پذیرد و با جابجایی واقعی بارهای الکتریکی در درون ماده الکترولیت واقع می شود که آن نیز در مقایسه با جریان الکتریکی درون فلزات بسیار کند است .

به نظر شما معلم پاسخ درست را از بین جوابهای فوق انتخاب می کند ؟ پاسخ صحیح کدام است ؟

Topic

[حميد]

معمولاً در تبیین ماهیت و مکانیزم عملکرد باتری ماده الکترولیت را فراموش می کنیم. در واقع پس از آنکه یک قطعه فلزی وارد الکترولیت می شود یک جریان گذرای الکتروشیمایی بین فلز و ماده الکترولیت حاوی یونهای آزاد اتفاق می افتد. پس از مدتی فلز وارد شده در الکترولیت با توجه به میزان فعالیت شیمیایی یا الکترونگاتیویته خود از یک پتانسیل منفی نسبت به الکترولیت برخوردار می شود. با ورود فلز قطب دیگر به این مجموعه فلز جدید نیز از پتانسیل منفی دیگری متناسب با شرایط الکترونگاتیویته خود برخوردار می شود. این دو فلز غیر هم جنس هر دو نسبت به الکترولیت از پتانسیل منفی برخوردارند اما نه به یک میزان. قطبی که بیشتر منفی است نقش قطب منفی و قطبی که کمتر منفی است نقش قطب مثبت را ایفا می نماید. خوب حال سوال این است که چرا این اختلاف پتانسیل به واسطه ماده الکترولیت تخلیه نمی شود. پاسخ آن است که این دو فلز وارد شده در الکترولیت از نظر شیمیایی با الکترولیت به پایداری رسیده اند و پس از آن دیگر هیچ جریان انتقالی قابل تصور نیست. اما اگر یک مسیر خارج از الکترولیت این دو قطب حائز اختلاف پتانسیل را به هم مربوط سازد، جریان الکتریکی شکل می گیرد.

مثال ترمودینامیکی: دو میله با ظرفیتهای گرمایی متفاوت که به یک تابه خیلی داغ اتصال یافته اند را در نظر بگیرید. انتهای هر یک از دو میله به فراخور خواص فیزیکی، هر یک از دمایی متفاوت با دیگری برخوردار است. اما این اختلاف دما نمی تواند موجد یک جریان گرمایی بین دو میله از طریق تابه گردد. چون انتهای هر دو میله از تابه سردتر است و در شرایط عادی به لحاظ گرمایی با تابه به پایداری رسیده اند. اما اگر یک سیم غیر متصل به تابه دو انتهای میله ها را به هم ارتباط دهد، جریان حرارتی ناشی از اختلاف دمای دو سر میله میسر می گردد.

[Author]

Replies