Тайна «зайчика» DURACELL

Предметное поле

Физика, химия, ОБЖ, проектная деятельность

Класс

8-11

Типология

Обучающая

Личностно- значимый познавательный вопрос

В конце июня 2013 года в южных районах Кировской области прошел ураган. В основном стихия бушевала в Лебяжском, Яранском, Советском и Верхошижемском районах. Скорость ветра в отдельных местах достигала 21 м/с, эпицентр урагана пришелся на Лебяжский район. Без электроснабжения остались более 20 тыс. человек, 50 образовательных и социальных объектов, 11 сельскохозяйственных предприятий. Знаете ли Вы, как обеспечить себя электрическим током во время аварийного отключения?

Информация по данному вопросу

Текст 1. Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был «элемент Вольта» — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элемен

тов, которая впоследствии была названа «вольтовым столбом». Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. В 1836 году английский химик Джон Даниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниеля». В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор, поместив скрученную в рулон тонкую свинцовую пластину в серную кислоту. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах. В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца(IV) MnO₂ с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств. В 1890 году в Нью-ЙоркеКонрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания NationalCarbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia». Самый долгоживущий гальванический элемент — серно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 году. Подключенный к двум таким, последовательно соединенным, батареям звонок работает и по сей день в Кларендонской лаборатории Оксфорда. Текст 2. Основу химических источников тока составляют два электрода (отрицательно заряженный анод, содержащий восстановитель, и положительно заряженный катод, содержащий окислитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на отрицательном аноде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи к положительному катоду, создавая разрядный ток, где они участвуют в реакции восстановления окислителя. Таким образом, поток отрицательно заряженных электронов по внешней цепи идет от анода к катоду, то есть от отрицательного электрода (отрицательного полюса химического источника тока) к положительному. Это соответствует протеканию электрического тока в направлении от положительного полюса к отрицательному, так как направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. В современных химических источниках тока используются: - в качестве восстановителя (материал анода) — свинецPb, кадмийCd, цинкZn и другие металлы; - в качестве окислителя (материал катода) — оксид свинца(IV) PbO₂, гидроксооксид никеляNiOOH, оксид марганца(IV) MnO₂ и другие; - в качестве электролита – растворы щелочей, кислот или солей. Текст 3. Вещества, распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток, называются электролитами. Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами. К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам– большинствоорганических соединений, а также вещества, молекулах которых имеютсятолькоковалентные неполярные или малополярные связи. Электролиты – проводники второго рода. В растворе или расплаве они распадаются на ионы, благодаря чему и протекает ток.Очевидно, чем больше ионов в растворе,тем лучше он проводит электрический ток. Чистаяводаэлектрический ток проводиточеньплохо. Различают сильные и слабые электролиты. Сильные электролиты при растворении в воде диссоциируют на ионы. К ним относятся: 1) почти все соли; 2) многие минеральные кислоты, например Н₂SO₄, HNO₃, НСl, HBr, HI, НМnО₄, НСlО₃, НСlО₄; 3) основания щелочных и щелочноземельных металлов. Слабые электролиты при растворении в воде лишь частично диссоциируют на ионы. К ним относятся: 1) почти все органические кислоты; 2) некоторые минеральные кислоты, например H₂СО₃, Н₂S, НNO₂, HClO, H₂SiO₃; 3) многие основания металлов (кроме оснований щелочных и щелочноземельных металлов), а также NH₄OH, который можно изображать как гидрат аммиака NH₃∙H₂O. 4) вода. Текст 4. К физическим свойствам металлов и сплавов относятся: плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, удельная теплоемкость, электропроводность и способность намагничиваться. Физические свойства некоторых металлов приведены в таблице:

Название металла	Температура плавления, °С	Тепло-проводность λ, Кал/см сек-град	Удельное электро-сопротивление при 20°,^{Ом мм} /_м
Алюминий		0,48	0,029
Вольфрам		0,38	0,053
Железо		0,14	0,10
Магний		0,37	0,044
Марганец			0,05
Медь		0,92	0,044
Никель		0,14	0,070
Хром			0,131
Цинк		0,27	0,061

Температура плавления. Температуру, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое, называют температурой плавления. Каждый металл или сплав имеет свою температуру плавления. Знание температуры плавления металлов помогает правильно вести тепловые процессы при термической обработке металлов.

Теплопроводность. Способность тел передавать тепло от более нагретых частиц к менее нагретым называют теплопроводностью. Теплопроводность металла определяется количеством теплоты, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1см², длиной 1смв течение 1сек. при разности температур в 1°С.

Электропроводность. Способность металлов проводить электрический ток называют электропроводностью.Основной величиной, характеризующей электрические свойства металла, является удельное электросопротивление ρ, т. е. сопротивление, которое оказывает току проволока из данного металла длиной 1ми сечением 1 мм². Оно определяется в омах. Величину, обратную удельному электросопротивлению, называют электропроводностью.

Источник: http://www.metalurgu.ru