یکی از وسایلی که ما به طور روزانه با آن سر و کار داریم، بدون شک باتری است. اگر در خانه ما باتری‌ای موجود نباشد، قطعا در استفاده از وسایل مختلف به مشکل خواهیم خورد. علم، برای هر مشکلی یک راه حل منطقی و مناسب دارد. علمی که قرار است در این مقاله به ما کمک کند، علم شیمی است. با خواندن این مقاله، یاد می‌گیرید که چگونه در خانه خودتان باتری بسازید. آموزش ساختن باتری لیمویی در خانه!
علم شیمی و آزمایشات جذاب
شاید خودمان زیاد متوجه نشویم، اما وجود باتری ارزش خیلی زیادی برای ما دارد. وقتی همه چیز به خوبی کار می‌کند، اصلا حواسمان نیست که به خاطر وجود باتری‌ها است که وسایل ما کار می‌کنند. کافی است تا یکی از وسایل کُند شوند. آن موقع است که می‌گوییم “ای دل غافل! باتری‌اش تمام شده است”. علم شیمی برای حل کردن این مشکل، یک راه حل خیلی خوب دارد که هم به دانش ما می‌افزاید، و هم به ما یاد می‌دهد که خودمان در خانه می‌توانیم کارهای مفیدی انجام دهیم. راه حل علم شیمی برای مشکل ما، ساختن باتری لیمویی است! حتی یک لیموی خوش‌مزه هم می‌تواند به ما کمک کند تا کارهای جالبی انجام دهیم. البته لازم است بگوییم که در ساخته شدن باتری لیمویی، علم فیزیک هم نقش بزرگی دارد که از اهداف اصلی ما در این مقاله نیست.
در این مقاله، می‌خواهیم با کمک همدیگر یک باتری خیلی خوب بسازیم و از آن استفاده کنیم. در کنار این کار، کمی با باتری‌ها و مواد شیمیایی موجود در آزمایش هم آشنا می‌شویم. پس مطالب را تا انتها مطالعه کنید. قطعا لذت خواهید برد.
تاریخچه و پیدایش باتری‌ها
به طور کلی، پیدایش باتری‌ها به قرن هجدهم میلادی برمی‌گردد. واژه “باتری” برای اولین بار توسط بنجامین فرانکلین در سال 1748 به کار برده شد. در آن سال‌ها، به سلاح‌های ارتش، “باتری” می‌گفتند.
الساندرو ولتا، فیزیکدان ایتالیایی اولین باتری الکتروشیمیایی یا شمع ولتایی را در سال 1800 ساخت و توصیف کرد. این باتری، یک دسته از صفحات مس و روی بود که توسط دیسک‌های کاغذی آغشته به آب و نمک از هم جدا شده بودند و می‌توانستند برای مدتی طولانی، جریان ثابت ایجاد کنند. آقای الساندرو ولتا نمی‌فهمید که ولتاژ، ناشی از واکنش‌های شیمیایی است. او فکر می‌کرد که سلول‌های بدن خودش منبع تمام نشدنی از انرژی هستند. در حالی که بعدها اثبات شد که نقش سلول‌های بدن در عملکرد باتری‌ها، بیشتر از آنکه مفید باشد باعث خراب شدن کار می‌شود. این اثبات در سال 1834 توسط مایکل فارادِی انجام شد.
باتری های اولیه
اگرچه باتری‌های اولیه از نظر تجربی از ارزش بالایی برخوردار بودند اما در عمل، ولتاژ آن‌ها نوسان داشت و نمی‌توانستند جریان زیادی را برای یک دوره پایدار تأمین کنند. سلول دانیل، که در سال 1836 توسط شیمی‌دان انگلیسی، جان فردریک دانیل اختراع شد، اولین منبع عملی برق بود که به یک استاندارد صنعتی تبدیل شد و به عنوان یک منبع تغذیه برای شبکه های تلگراف الکتریکی به کار برده شد.
این سلول‌های مرطوب از الکترولیت‌های مایع استفاده می کنند که در صورت عدم کنترل صحیح، مستعد نشت و ریختن هستند. از طرفی استفاده از مخزن‌های شیشه ای برای نگهداری اجزای سازنده باتری‌ها، باعث شکنندگی و خطرناک بودن آن‌ها می‌شد. این ویژگی‌ها، سلول‌های مرطوب را برای وسایل قابل حمل نامناسب کرد. در اواخر قرن نوزدهم، اختراع باتری‌های سلول خشک که جایگزین الکترولیت مایع با خمیر شدند، استفاده از تجهیزات الکتریکی قابل حمل را عملی کردند.
تصویری نقاشی شده از الساندرو ولتا که در حال نشان دادن باتری‌اش به دیگران بوده است
آموزش ساختن باتری لیمویی در خانه
طبیعتا برای هر آزمایشی، به وسایل مخصوص نیاز داریم. وسایل مخصوص آزمایش ساختن باتری لیمویی را با هم بررسی می‌کنیم.
وسایل مورد نیاز: 1 لیموی تازه – سیم مسی نمره 18 یا کم‌تر – سیم‌چین – گیره کاغذ از جنس استیل – کاغذ سنباده – میخ گالوانیزه یا قطعه‌ای از فلز روی که ایده‌آل باشد
نکته ایمنی: اگر که یک فرد کم سن و سال بخواهد این آزمایش را انجام دهد، حتما باید از یک فرد بزرگ‌تر کمک بگیرد تا کارهای مربوط به سیم را برایش انجام دهد.
شروع آزمایش
مرحله اول باتری لیمویی
در اولین مرحله از ساختن باتری لیمویی، باید 2 قطعه 1.2 اینچی از عایق پلاستیکی روی سیم را از آن جدا کنید. سپس قطعه اصلی سیم مسی را از مفتول جدا کنید.
مرحله دوم باتری لیمویی
گیره کاغذ را با دقت، صاف و یک دست کنید. از سیم‌چین یا انبر مخصوص سیم برای برش زدن گیره کاغذ به اندازه طول سیم مسی خود استفاده کنید.
مرحله سوم
با استفاده از کاغذ سنباده، نقاط زبر و تیز سیم یا گیره کاغذ خود را پاک کنید. قرار است تا در آخر انتهای سیم را با زبان خود لمس کنید. بنابراین بهتر است که سطح سیم، صاف باشد. اگر از میخ یا قطعه‌ای با روکش فلز روی استفاده می کنید، آن را با کاغذ شنی کمی خراش دهید تا سطح تازه‌ای از آن ظاهر شود.
مرحله چهارم
لیمو را به آرامی روی میز بچرخانید تا دیواره سلول‌هایش شکسته، و آب داخل آن شل شود. آب ترش لیمو، برای ادامه آزمایش ما بسیار مهم است. ترش بودن آب نکاتی را درباره نوع مواد شیمیایی که آب لیمو را تشکیل می دهند به ما ارائه می‌دهد.
مرحله پنجم
سیم مسی را به اندازه حدود 1 اینچ درون لیمو فرو کنید.
مرحله ششم باتری لیمویی
اطمینان حاصل کنید که زبان شما با بزاق مرطوب است. سپس زبان خود را به سیم مسی لمس کنید. چه چیزی را احساس کردید؟
مرحله هفتم
گیره کاغذ یا نوار روی را در لیمو در حدود 1.4 اینچ از سیم مسی دور کنید. مطمئن شوید که سیم و گیره کاغذ، همدیگر را لمس نمی‌کنند. در واقع فاصله سیم و گیره باید به اندازه مناسبی باشد. نه آنقدر از هم دور باشند که تاثیری بر هم نگذارند، و نه آنقدر به هم نزدیک باشند که آزمایش را خراب کنند. فاصله 1.4 اینچ فاصله‌ای مناسب و معقول است.
مرحله هشتم
این بار، زبان مرطوب خود را به دو انتهای سیم لمس کنید. چه چیزی را حس می‌کنید؟
وقتی زبان خود را فقط به سیم مسی لمس کردید، به احتمال زیاد متوجه چیزی غیرعادی نشده‌اید. هنگامی که زبان خود را به دو انتهای فلز لمس کردید، ممکن است احساس سوزن سوزن شدن داشته باشید یا مزه فلزی آن را مشاهده کرده باشید.
آزمایش ما تمام شد و یک باتری لیمویی خیلی خوب ساختیم. در ادامه مقاله، می‌خواهیم وارد توضیحات علمی شویم.
توضیحاتی در مورد پدیده‌های قسمت قبل
مزه فلزی که حس کردید، نشان می‌دهد که باتری لیموی شما در حال تولید جریان الکتریکی است. این بدان معنی است که الکترون‌های کوچکی در سطح زبان شما در حال حرکت هستند. الکترون‌ها ذرات زیر اتمی هستند که در اطراف مرکز اتم زندگی می کنند و بخشی از اتم را که بار منفی دارد تشکیل می دهند.
باتری لیمویی که درست کردیم، نوعی باتری بسیار کاربردی است که به آن باتری ولتایی گفته می شود. این نوع باتری‌ها از دو فلز مختلف ساخته می شوند که به عنوان الکترود عمل می کنند (مکان‌هایی که الکترون می‌تواند باتری را وارد یا از آن خارج کند). در مورد شما، جریان الکتریکی وارد زبان شما می‌شود، به همین دلیل احساس سوزن سوزن شدن می کنید.
تمام باتری‌های ولتایی نیاز به قرار دادن فلزات خود در الکترولیت دارند. الکترولیت ماده‌ای است که می‌تواند جریان الکتریکی را هنگام حل شدن در آب حمل کند. کمی نمک موجود در بزاق، آن را به الکترولیت تبدیل می کند و اسید سیتریک ترش همان کار را برای آبلیمو انجام می‌دهد. باتری‌های ولتایی هنگامی کار نمی‌کنند که الکترولیت کافی برای واکنش با فلز وجود نداشته باشد یا فلز کافی برای واکنش با الکترولیت باقی نماند.
باتری لیمویی شما چطور بود؟
این باتری، شاید قدرت خیلی زیادی نداشته باشد، اما حتما آن را بسازید و سعی کنید که از آن استفاده کنید. مطمئنا چیزهای جالبی را مشاهده خواهید کرد. برای مثال، با استفاده از باتری لیمویی سعی کنید که یک لامپ کوچک را روشن کنید.
نویسنده: عجیب تو جیب
هرگونه کپی برداری از محتوا تنها با ذکر نام “عجیب تو جیب” و “درج لینک دقیق محتوا” در سایت مجاز است و در غیر این صورت و مشاهده آن پیگرد قانونی دارد.
