බැටරි ලෝකය - 1 කොටස
2019 රසායන විද්‍යාව සඳහා වූ නොබෙල් ත්‍යාගය පිරිනමනු ලැබුවේ ලිතියම්-අයන බැටරි සැලසුම් කිරීම සඳහා ය. නොබෙල් කමිටුවේ වෙනත් සමහර තීන්දු මෙන් නොව, මෙය පුදුමයට කරුණක් නොවේ - ඊට හාත්පසින්ම ප්‍රතිවිරුද්ධය. ලිතියම්-අයන බැටරි ස්මාර්ට්ෆෝන්, ලැප්ටොප්, අතේ ගෙන යා හැකි බල මෙවලම් සහ විදුලි මෝටර් රථ පවා බලගන්වයි. ජෝන් ගුඩ්නොෆ්, ස්ටැන්ලි විටින්හැම් සහ අකිරා යෝෂිනෝ යන විද්‍යාඥයින් තිදෙනාට ඩිප්ලෝමා, රන් පදක්කම් සහ SEK මිලියන 9ක් බෙදා හැරීමට ලැබිය යුතු විය.
අපගේ රසායනික චක්‍රයේ පෙර කලාපයෙන් සම්මානය සඳහා වන තාර්කිකත්වය පිළිබඳව ඔබට වැඩිදුර කියවිය හැකිය - සහ සෛල සහ බැටරි පිළිබඳ ගැටළුව පිළිබඳ වඩාත් සවිස්තරාත්මක ඉදිරිපත් කිරීමක් නිවේදනය කිරීමත් සමඟ ලිපිය අවසන් විය. ඔබේ පොරොන්දුව ඉටු කිරීමට කාලයයි.
පළමුව, නම් කිරීමේ වැරදි පිළිබඳ කෙටි පැහැදිලි කිරීමක්.
ලින්ක් වෝල්ටීයතාව ජනනය කරන එකම පරිපථය මෙයයි.
බැටරි නිවැරදිව සම්බන්ධිත සෛල වලින් සමන්විත වේ. ඉලක්කය වන්නේ වෝල්ටීයතාවය, ධාරිතාව (පද්ධතියෙන් ලබාගත හැකි ශක්තිය) හෝ දෙකම වැඩි කිරීමයි.
බැටරිය එය ක්ෂය වූ විට නැවත ආරෝපණය කළ හැකි සෛලයක් හෝ බැටරියකි. සෑම චිපයකටම මෙම ගුණාංග නොමැත - බොහෝ ඒවා ඉවත දැමිය හැකිය. එදිනෙදා කථාවේදී, පළමු පද දෙක බොහෝ විට එකිනෙකට වෙනස් ලෙස භාවිතා වේ (මෙම ලිපියේ ද මෙය සිදුවනු ඇත), නමුත් ඒවා අතර වෙනස (1) දැන සිටිය යුතුය.
1. සෛල වලින් සමන්විත බැටරි.
මෑත දශක කිහිපය තුළ බැටරි නිපදවා නැත; ඒවාට වඩා දිගු ඉතිහාසයක් ඇත. ඔබ දැනටමත් අත්දැකීම් ගැන අසා ඇති ගැල්වානිගෝ i වෝල්ට් XNUMXth සහ XNUMXth සියවස් ආරම්භයේදී, භෞතික විද්‍යාවේ සහ රසායන විද්‍යාවේ විද්‍යුත් ධාරාව භාවිතයේ ආරම්භය සනිටුහන් කරයි. කෙසේ වෙතත්, බැටරියේ ඉතිහාසය ඊටත් පෙර ආරම්භ විය. එය බොහෝ කලකට පෙර…
...බැග්ඩෑඩ් වල ගොඩක් කල්
1936 දී ජර්මානු පුරාවිද්යාඥයෙක් විල්හෙල්ම් කොයිනිග් ක්‍රි.පූ. 3 වැනි සියවසට අයත් බැග්ඩෑඩ් අසල මැටි බඳුනක් සොයා ගන්නා ලදී.යුප්‍රටීස් සහ ටයිග්‍රීස් කඳුකරයේ ශිෂ්ටාචාරය වසර දහස් ගණනක් පුරා වර්ධනය වූ බව සලකන විට සොයා ගැනීම අසාමාන්‍ය දෙයක් ලෙස නොපෙනුණි.
කෙසේ වෙතත්, යාත්රාවේ අන්තර්ගතය අභිරහස් විය: තඹ පත්රයේ මලකඩ රෝලයක්, යකඩ පොල්ලක් සහ ස්වභාවික දුම්මලවල අවශේෂ. බැග්ඩෑඩ්හි ජුවලර්ස් ඇලී වෙත ගිය ගමනක් සිහිපත් වන තෙක් කෞතුක වස්තුවේ අරමුණ ගැන කොයිනිග් ප්‍රහේලිකාවක් විය. තඹ නිෂ්පාදන වටිනා ලෝහවලින් ආලේප කිරීම සඳහා දේශීය ශිල්පීන් සමාන මෝස්තර භාවිතා කළහ. විදුලිය පිළිබඳ කිසිදු සාක්ෂියක් එකල නොනැසී පැවතීම නිසා එය පුරාණ බැටරියක් යන අදහස වෙනත් පුරාවිද්‍යාඥයන්ට ඒත්තු ගැන්වී නැත.
ඉතින් (සොයාගැනීම හැඳින්වූයේ එයයි) එය 1001 රාත්‍රියේ සිට සැබෑ දෙයක් හෝ සුරංගනා කතාවක්ද? අත්හදා බැලීම තීරණය කිරීමට ඉඩ දෙන්න.
ඔබට අවශ්ය වනු ඇත: තඹ තහඩුව, යකඩ ඇණ සහ විනාකිරි (මෙම සියලු ද්රව්ය පුරාණ කාලයේ දන්නා සහ පුළුල් ලෙස ලබා ගත හැකි බව සලකන්න). යාත්රාව මුද්රා කිරීම සඳහා දුම්මල ප්රතිස්ථාපනය කර පරිවරණය ලෙස ප්ලාස්ටික් සමඟ එය ප්රතිස්ථාපනය කරන්න.
මැටි බඳුනක් භාවිතයෙන් පරීක්ෂණයට අව්‍යාජ රසයක් ලබා දෙන නමුත්, බීකරයක හෝ නළයක අත්හදා බැලීම සිදු කරන්න. වැලි කඩදාසි භාවිතා කරමින්, තැන්පතු වලින් ලෝහ මතුපිට පිරිසිදු කර ඒවාට වයර් සවි කරන්න.
තඹ තහඩුව රෝල් කර බඳුනට දමන්න, රෝල් ඇතුලත ඇණ ඇතුල් කරන්න. ප්ලාස්ටික් භාවිතයෙන්, තහඩුව සහ නියපොතු එකිනෙක ස්පර්ශ නොවන පරිදි සවි කරන්න (2). විනාකිරි (ආසන්න වශයෙන් 5% විසඳුමක්) බඳුනට වත් කර තඹ තහඩුවට සහ යකඩ ඇණ සමඟ සම්බන්ධ කර ඇති වයර්වල කෙළවර අතර වෝල්ටීයතාව මැනීමට බහුමාපකය භාවිතා කරන්න. DC ධාරාව මැනීමට මීටරය සකසන්න. වෝල්ටීයතා ප්රභවයේ "ප්ලස්" සහ "අඩුම" කුමන ධ්රැවයද?
2. බැග්ඩෑඩ් වෙතින් බැටරියක නවීන පිටපතක කටු සටහනක්.
මීටරයේ 0,5-0,7 V පෙන්වයි, එයින් අදහස් වන්නේ බැග්ඩෑඩ් බැටරිය වැඩ කරන බවයි! පද්ධතියේ ධනාත්මක ධ්රැවය තඹ වන අතර, සෘණ ධ්රැවය යකඩ බව කරුණාවෙන් සලකන්න (මීටරය ධනාත්මක වෝල්ටීයතා අගයක් පෙන්නුම් කරන්නේ වයර් පර්යන්තවලට සම්බන්ධ කිරීමේ එක් ආකාරයකින් පමණි). ප්රයෝජනවත් වැඩ සඳහා ගොඩනඟන ලද පිටපතකින් විදුලිය ලබා ගත හැකිද? ඔව්, නමුත් තවත් ආකෘති කිහිපයක් සාදා වෝල්ටීයතාව වැඩි කිරීම සඳහා ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ කරන්න. LED සඳහා වෝල්ට් 3 ක් පමණ අවශ්ය වේ - ඔබ ඔබේ බැටරියෙන් එතරම් ප්‍රමාණයක් ලබා ගන්නේ නම්, LED දැල්වෙයි.
කුඩා ප්රමාණයේ උපකරණ බල ගැන්වීමේ හැකියාව සඳහා බැග්ඩෑඩ් බැටරිය නැවත නැවතත් පරීක්ෂා කර ඇත. "MythBusters" නම් සංස්කෘතික වැඩසටහනේ කතුවරුන් මීට වසර කිහිපයකට පෙර එවැනිම අත්හදා බැලීමක් සිදු කළහ. Mythbusters (ඔබට තවමත් Adam සහ Jamie මතකද?) ව්යුහය පැරණි බැටරියක් ලෙස සේවය කළ හැකි බව නිගමනය කළේය.
එසේනම් විදුලිය සමඟ මනුෂ්‍යත්වයේ වික්‍රමය ආරම්භ වූයේ මීට වසර 2 කට පෙරද? ඔව් සහ නැහැ. ඔව්, ඒ වන විටත් බල සැපයුම් සැලසුම් කිරීමට හැකි වූ බැවිනි. නැත, නව නිපැයුම පුලුල්ව පැතිර නොතිබූ නිසා - කිසිවෙකුට එය එවකට සහ තවත් සියවස් ගණනාවක් අවශ්ය නොවීය.
සම්බන්ධතාවය? ඒක සරලයි!
ලෝහ තහඩු හෝ වයර්, ඇලුමිනියම්, යකඩ ආදිය මතුපිට හොඳින් පිරිසිදු කරන්න. විවිධ ලෝහ දෙකක සාම්පල ඉස්ම සහිත පලතුරු වලට ඇතුල් කරන්න (විදුලිය ගලායාම පහසු කරනු ඇත) එවිට ඒවා එකිනෙක ස්පර්ශ නොවේ. පළතුරු වලින් නෙරා ඇති වයර්වල කෙළවරට බහුමාපක කලම්ප සම්බන්ධ කර ඒවා අතර වෝල්ටීයතාව කියවන්න. භාවිතා කරන ලෝහ වර්ග (මෙන්ම පලතුරු) වෙනස් කර උත්සාහ කරන්න (3).
3. පළතුරු සෛල (ඇලුමිනියම් සහ තඹ ඉලෙක්ට්රෝඩ).
සෑම අවස්ථාවකදීම, සබැඳි නිර්මාණය කර ඇත. අත්හදා බැලීම සඳහා ගන්නා ලද ලෝහ සහ පලතුරු මත මනින ලද වෝල්ටීයතාවයන් වෙනස් වේ. පළතුරු සෛල බැටරියක් බවට ඒකාබද්ධ කිරීම කුඩා ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ බල ගැන්වීම සඳහා එය භාවිතා කිරීමට ඉඩ සලසයි (මෙම අවස්ථාවේදී, කුඩා ධාරාවක් අවශ්ය වේ, එය ඔබට ඔබේ සැලසුමෙන් ලබා ගත හැකිය).
පිටත පලතුරු වලින් නෙරා ඇති වයර්වල කෙළවර වයර්වලට සම්බන්ධ කරන්න, මේවා අනෙක් අතට LED වල කෙළවරට සම්බන්ධ කරන්න. ඔබ බැටරි ධ්රැව ඩයෝඩයේ අනුරූප "පර්යන්ත" වෙත සම්බන්ධ කළ පසු සහ වෝල්ටීයතාව යම් සීමාවක් ඉක්මවා ගිය පසු, ඩයෝඩය දැල්වෙනු ඇත (විවිධ වර්ණ ඩයෝඩවල විවිධ ආරම්භක වෝල්ටීයතා ඇත, නමුත් වෝල්ට් 3 ක් පමණ ප්රමාණවත් විය යුතුය).
සමානව ආකර්ශනීය බලශක්ති ප්‍රභවයක් වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රොනික ඔරලෝසුවකි - එය “පළතුරු බැටරියක්” මත දිගු කාලයක් ක්රියා කළ හැකිය (බොහෝ දේ ඔරලෝසුවේ ආකෘතිය මත රඳා පවතී).
එළවළු පලතුරු වලට වඩා පහත් නොවන අතර ඒවායින් බැටරියක් සෑදීමටද ඔබට ඉඩ සලසයි. නිසා? අච්චාරු ටිකක් සහ සුදුසු ප්රමාණයේ තඹ සහ ඇලුමිනියම් තහඩු හෝ වයර් ගන්න (මේවාට වානේ ඇණ ආදේශ කළ හැක, නමුත් ඔබට එක් සබැඳියකින් අඩු වෝල්ටීයතාවයක් ලැබේ). බැටරි එකලස් කර සංගීත පෙට්ටියෙන් ඒකාබද්ධ පරිපථය බල ගැන්වීමට ඔබ එය භාවිතා කරන විට, පිපිඤ්ඤා ගායන කණ්ඩායම ගායනා කරනු ඇත!
ඇයි පිපිඤ්ඤා? Konstantin Ildefons Galchinsky තර්ක කළේ: "කිසිම අවස්ථාවක පිපිඤ්ඤා ගායනා නොකරන්නේ නම්, ස්වර්ගයේ කැමැත්තෙන් එය නොපෙනේ." කවියන් පවා සිහිනෙන්වත් නොසිතූ දේවල් රසායනඥයෙකුට කළ හැකි බව පෙනී යයි.
Bivouac බැටරිය
හදිසි අවස්ථාවකදී, ඔබට ඔබේම බැටරියක් සාදා එය LED බල ගැන්වීමට භාවිතා කළ හැකිය. ඇත්ත, ආලෝකය අඳුරු වනු ඇත, නමුත් එය ආලෝකය නොමැතිව වඩා හොඳය.
ඔබට අවශ්ය වන්නේ කුමක්ද? ඇත්ත වශයෙන්ම, ඩයෝඩයක් පමණක් නොව, අයිස් කැට තැටියක්, තඹ කම්බි සහ වානේ නිය හෝ ඉස්කුරුප්පු (විදුලිය ප්රවාහය පහසු කිරීම සඳහා ලෝහ පිරිසිදු මතුපිටක් තිබිය යුතුය). කම්බි කැබලිවලට කපා, කැබැල්ලේ එක් කෙළවරක් ඉස්කුරුප්පු ඇණ හෝ නියපොතු හිස වටා ඔතා. මේ ආකාරයෙන් වානේ-තඹ පිරිසැලසුම් කිහිපයක් සාදන්න (8-10 ප්රමාණවත් විය යුතුය).
අච්චුවේ ඇති අවපාත තෙත් පසකින් පුරවන්න (ඔබට අතිරේකව ලුණු ජලය එකතු කළ හැකිය, එමඟින් විද්‍යුත් ප්‍රතිරෝධය අඩු වේ). දැන් ඔබේ ව්යුහය කුහරය තුළට ඇතුල් කරන්න: ඉස්කුරුප්පු ඇණ හෝ නියපොතු එක සිදුරක් තුළට යා යුතු අතර, තඹ වයරය අනෙකට ඇතුල් කරන්න. තඹ සමග එකම කුහරයක වානේ ඇති පරිදි ඊළඟ ඒවා තබන්න (ලෝහ එකිනෙකා සමඟ සම්බන්ධ විය නොහැක). සම්පූර්ණ මාලාවක් සාදයි: වානේ-තඹ-වානේ-තඹ, ආදිය. පළමු සහ අවසාන කුහර (තනි ලෝහ අඩංගු එකම ඒවා) එකිනෙක අසල ඇති පරිදි මූලද්රව්ය සකස් කරන්න.
මෙන්න උච්චතම අවස්ථාව.
ඩයෝඩයේ එක් කකුලක් පේළියේ පළමු අවපාතයට ඇතුළු කරන්න, අනෙක අන්තිමට ඇතුල් කරන්න. එය දිලිසෙනවාද?
එසේ නම්, සුභ පැතුම් (4)! එසේ නොවේ නම්, දෝෂ සොයන්න. LED ඩයෝඩයක්, සාමාන්‍ය ආලෝක බල්බයක් මෙන් නොව, සම්බන්ධතා ධ්‍රැවීයතාවක් තිබිය යුතුය (ඔබ දන්නවාද "ප්ලස්" සහ බැටරියේ "අඩුම" යනු කුමක්ද?). බිමට විරුද්ධ දිශාවට ඔබේ පාද ඇතුල් කිරීම ප්රමාණවත්ය. අසමත් වීමට වෙනත් හේතු වන්නේ ඉතා අඩු වෝල්ටීයතාවය (අවම වෝල්ට් 3), විවෘත පරිපථය හෝ එහි කෙටි පරිපථයයි.
4. "පෘථිවි බැටරි" ක්රියාත්මක වේ.
පළමු අවස්ථාවේ දී, සංරචක සංඛ්යාව වැඩි කරන්න. දෙවනුව, ලෝහ අතර සම්බන්ධය පරීක්ෂා කරන්න (ඒවා වටා බිම සංයුක්ත කරන්න). තෙවන අවස්ථාවෙහිදී, තඹ සහ වානේ කෙළවර භූගතව එකිනෙක ස්පර්ශ නොවන බවටත්, ඔබ තෙත් කරන පස හෝ ද්‍රාවණය යාබද සිදුරු සම්බන්ධ නොකරන බවටත් වග බලා ගන්න.
"පෘථිවි බැටරිය" සමඟ අත්හදා බැලීම සිත්ගන්නාසුළු වන අතර විදුලිය ප්රායෝගිකව "කිසිවක් නොමැතිව" ලබා ගත හැකි බව ඔප්පු කරයි. ඔබට ගොඩනඟන ලද ව්‍යුහයක් භාවිතා කිරීමට අවශ්ය නැතත්, ඔබට සැම විටම ඔබේ මැක්ගයිවර් වැනි (සමහරවිට පැරණි කාර්මික ශිල්පීන් පමණක් මතක තබා ගන්න) හෝ Survival Master වැනි කුසලතා සමඟ කඳවුරුකරුවන් විශ්මයට පත් කළ හැකිය.
සෛල ක්රියා කරන්නේ කෙසේද?
සන්නායක ද්‍රාවණයක (ඉලෙක්ට්‍රෝලය) ගිල්වන ලද ලෝහයක් (ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක්) එයින් ආරෝපණය වේ. ද්‍රාවණය තුළට කැටායන අවම ප්‍රමාණයක් යන අතර ඉලෙක්ට්රෝන ලෝහයේ පවතී. ද්‍රාවණයක අයන කීයක් තිබේද සහ ලෝහයක අතිරික්ත ඉලෙක්ට්රෝන කීයක් තිබේද යන්න ලෝහයේ වර්ගය, ද්‍රාවණය, උෂ්ණත්වය සහ තවත් බොහෝ සාධක මත රඳා පවතී. විවිධ ලෝහ දෙකක් ඉලෙක්ට්‍රෝලයක ගිල්වා ඇත්නම්, විවිධ ඉලෙක්ට්රෝන සංඛ්යාව හේතුවෙන් ඒවා අතර වෝල්ටීයතාවයක් පැන නගී. වයරයක් සමඟ ඉලෙක්ට්රෝඩ සම්බන්ධ කරන විට, ඒවායින් විශාල සංඛ්යාවක් සහිත ලෝහයකින් ඉලෙක්ට්රෝන (සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය, එනම් සෛලයේ ඇනෝඩය) කුඩා සංඛ්යාවක් (ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය, කැතෝඩය) සහිත ලෝහයක් තුලට ගලා යාමට පටන් ගනී. ඇත්ත වශයෙන්ම, සෛලය ක්රියාත්මක වන විට, සමතුලිතතාවයක් පවත්වා ගත යුතුය: ඇනෝඩයෙන් ලෝහ කැටායන ද්‍රාවණයට යන අතර කැතෝඩයට ලබා දෙන ඉලෙක්ට්රෝන අවට අයන සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරයි. සම්පූර්ණ පරිපථය ඉලෙක්ට්‍රෝලය මගින් වසා ඇති අතර එමඟින් අයන මාරු කිරීම සහතික කෙරේ. සන්නායකයක් හරහා ගලා යන ඉලෙක්ට්රෝන වල ශක්තිය ප්රයෝජනවත් වැඩ සඳහා භාවිතා කළ හැකිය.
