Costruzione Pila di Volta

Costruzione Pila di Volta

La pila di Volta è costituita fondamentalmente da una colonna di più elementi simili sovrapposti, cosiddettielementi voltaici, ciascuno dei quali consiste in un disco di zinco sovrapposto ad uno di rame, uniti attraverso uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto in acqua e acido solforico (buoni conduttori). Al posto del rame è possibile usare anche l’argento; al posto dello zinco si può usare anche lo stagno.

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Collegando gli estremi superiore ed inferiore della pila per mezzo di un conduttore elettrico si crea un circuito nel quale passa corrente continua.

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Per avere un flusso di cariche elettriche occorre mantenere una differenza di potenziale tra i due poli: a questo scopo si usano i generatori di corrente elettrica. Il primo generatore di elettricità della storia è appunto la pila.

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Funzionamento

La pila di Alessandro Volta può essere considerata una batteria di celle galvaniche collegate in serie. Tra i due elettrodi metallici di ciascuna cella si instaura una differenza di potenziale che viene mantenuta costante da forze di natura chimica. Ogni elettrodo infatti tende a rilasciare ioni metallici positivi nella soluzione con la quale è a contatto, assumendo rispetto ad essa un potenziale negativo. La differenza di potenziale fra un elettrodo e la soluzione dipende dal tipo di metallo di cui è composto l’elettrodo. Utilizzando ad esempio un disco di zinco ed uno di rame come fece Volta, si misura presso lo zinco un potenziale negativo maggiore in valore assoluto rispetto a quello del rame. Collegando i due elettrodi per mezzo di un conduttore si genera un movimento di elettroni dal polo di carica negativa a quello di carica positiva (dallo zinco al rame nel caso precedente) e dunque una corrente elettrica di verso opposto.

Il movimento di elettroni nel circuito esterno della pila, tende a compensare ed annullare la differenza di potenziale tra gli elettrodi e la soluzione; affinché la corrente si mantenga costante è necessario che il polo negativo venga costantemente rifornito di elettroni sottratti al polo positivo. Questo compito è affidato alla soluzione elettrolitica. Considerando per esempio una soluzione di acido solforico in acqua a contatto con elettrodi di zinco e rame, si osserva che gli ioni negativi derivanti dalla dissociazione dell’acido solforico si dirigono nell’interno della soluzione verso l’elettrodo di zinco. Gli ioni H3O+ dell’acido si dirigono invece verso l’elettrodo di rame al quale tolgono ciascuno un elettrone.

L’energia chimica che si sviluppa durante le reazioni fra i metalli e la soluzione è quella necessaria per consentire il flusso di corrente.

Ogni elemento collegato in serie contribuisce ad aumentare la tensione elettrica fra gli estremi della pila e dunque la sua forza elettromotrice.

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