Relatório
Pilha de
água sanitária
Gleiciane Santos
Laísa Santos da Silva
Meiriany Mendes
Poliana Almeida
Taís Oliveira
Resumo:
O experimento apresenta uma junção de química e física,
por realizar processos que envolvem a oxirredução que refere-se a perda e ganho
de elétrons, originando-se dessa reação a energia elétrica, no caso da pilha de
água sanitária o valor de energia não chega a ser tão forte, pois o número maior
obtido por essa, foi, 5,2 volts entres as três pilhas diferentes que foram
construídas, ao longo do relatório também
foram listados algumas unidades de medidas utilizadas na medição da pilha sendo
elas o volt, o ampère e o ohm, definindo a função de cada um deles. É descrito
também os conceitos de cada processo realizado nas reações e conceitos da física.
E além desses, o procedimento de como as pilhas foram construídas e como se o
utilizar o aparelho medidor dos resultados que foram obtidos pela pilha, o
multímetro. Mostrando a função de cada informação contida. Tendo como objetivo
mostrar a construção do experimento e a explicação a cada processo realizado.
Palavras-chave: experimento, pilha e energia.
Introdução:
Este experimento nos leva á uma básica aplicação do
princípio de Daniell, químico e meteorologista, que por sua vez, mostra como
acontece a formação de energia em pilhas, pelo estudo da eletroquímica, ramo da
físico-química que estuda as reações em que acontece a transferência de elétrons
(reações de oxirredução) e a sua mudança em energia elétrica. Esse processo
ocorre nas pilhas, que são dispositivos formados por elétrodos ( um polo
positivo e outro polo negativo), além de um meio eletrolítico (solução
condutora). Com isso, os elétrons são transferidos por um condutor externo do
polo negativo para o para o polo positivo. Formando assim, uma corrente
elétrica podendo ligar um aparelho. A função básica desses dispositivos é
aumentar essa energia potencial das cargas que atravessam os dispositivos,
chamados de força eletromotriz, essa é representada pelo símbolo (f.e.m) sendo uma
propriedade que qualquer dispositivo, em especial os geradores, tem de produzir
uma corrente elétrica em circuito. É uma grandeza escalar cuja unidade de medida
é o volt. Designando a tensão presente nos terminais de uma bateria ou gerador
elétrico, antes da ligação de qualquer carga. Assim, conhecendo a f.e.m de um
gerador, pode ser calculado a energia que ele fornece ao circuito durante certo
tempo.
O processo de oxirredução mencionado acima, é uma reação
química pela qual ocorre a transferência de elétrons, sendo essa palavra a
junção de oxidação + redução, que são opostos mas se complementam, dependendo
um do outro para ocorrer. Sendo a oxidação perda de elétrons e o seu número de oxidação maior,
e redução o ganho de elétrons e o seu
número de oxidação menor. A oxirredução é bastante comum no nosso cotidiano,
como por exemplo um ferro que enferruja, com o tempo em contato com o oxigênio
e água, se oxida, causando o ferrugem.
Não podemos nos esquecer das unidades de medidas em eletricidade,
que são: volt, ampère e ohms.
O volt representado pela letra (V) é uma unidade de medida internacional
utilizado para a medição da tensão elétrica, e possui duas definições diferentes,
primeiro pode-se considerar volt a tensão entre dois pontos e um condutor através
do qual passa a corrente de um ampère (A) e dissipada em um poder de wat (W)
(unidade de medida da potência. Na outra forma volt é equivalente á diferença
de potencial entre dois pontos de um condutor, quando o transporte, incluindo
um coulumb (C), é efetuado um trabalho de um efeito joule (J) ( unidade que
mede a energia mecânica e também térmica). O volt recebeu esse nome em homenagem ao físico Italiano Alessandro Volta.
Ampère representado pela letra (A) é uma unidade de medida que mede a corrente
elétrica, tendo seu nome em homenagem a André Marrie Ampère, um francês
cientista e físico . ou seja, o ampère mede o movimento ordenado (no mesmo
sentido) das cargas que são chamadas de corrente elétricas.
O ohms, representado pela letra grega ômega, o ohms é a
relação entre tensão de um volt e uma corrente de ampère, um elemento condutor
ou isolante, que tenha uma resistência elétrica de 1 ohm, irá provocar uma
queda de tensão de um volt a cada 1 ampère que passar por ele. E recebeu esse nome
em homenagem a um físico matemático chamado George Simon Ohm.
Os materiais utilizados para a construção da pilha, são de fácil acesso. Porém, os resultados obtidos não são tão fortes, como por exemplo, na primeira pilha construída tivemos como resultado 1 volt, o que foi aumentando ao colocarmos mais duas pilhas, pois se uma deu 1 volt, adicionando mais, poderíamos dobrar ou triplicar a quantidade de volts, e papel alumínio enrolado no ferro, pois esse atua assim como o ferro, no processo de oxidação, por isso acreditamos que ao juntar os dois esse processo aumentaria, condicionando mais perda de elétrons e uma maior oxidação, para encontrar o valor desejado.
A produção de energia elétrica dessa pilha, acontece
através da reação química entre o ferro e o fio de cobre que estão mergulhados
em uma solução de água sanitária.
O zinco presente na composição do ferro atua como polo negativo
enquanto o cobre atua como positivo. Nessa junção, é aplicada a lei de coulomb
que refere-se as forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas
elétricas puntiformes, com a dimensão de massa desprezível. Lembrando o
princípio de atração e repulsão, segundo essa lei, cargas com sinais opostos se
atraem e com sinais iguais se repelem. No caso da pilha, o processo utilizado é
a atração, fazendo com que no processo de oxirredução os elementos perdam e
ganhem elétrons.
A transferência de elétrons se dá de ferro para cobre, já
que o ferro possui maior potencial de oxidação do que o cobre, a água sanitária
é usada como meio aquoso para a melhor condução de elétrons. Ao longo do
experimento pode-se observar um gasto no papel alumínio evolvido no ferro e já se
pode notar um pouco de ferrugem no ferro, isso acontece pelo alto índice de
oxidação desses componentes.
A relação entre o experimento e o conteúdo do trabalho, é a
transição dos elétrons para a formação de energia, então para haver a formação
de energia através do movimento, ele não necessita ser visível, pois a energia
gerada pela interação molecular entre o cobre e o ferro. Que será a energia
gerada pelo experimento.
Procedimentos experimentais:
Para a construção da pilha foram utilizados os seguintes
materiais: 1 tubete, fios de cobre, ferro, papel alumínio e 25 ml de água
sanitária.
Para a montagem, inicie fazendo dois furos na tampa do tubete
(estes servirão para a passagem do fio e do ferro), retire um pedaço de papel
alumínio e enrole no ferro isso, segundo o nosso experimento ajuda no aumento
de oxidação, passe os dois elementos ( o fio de cobre e o ferro) pelos furos
feitos na tampa, cada elemento terá uma informação diferente, um será o polo
positivo e o outro negativo, como já temos a explicação dessa condição, sabemos
que o ferro será o negativo e o cobre o positivo, coloque água sanitária até
encher o tubete e coloque a tampa no tubete já com os elementos posicionados de
modo a que os dois fiquem mergulhados na água sanitária.
Ao final da montagem, a pilha deverá ser medida para então
se ter um resultado. Para isso será necessário o uso do multímetro. Para usa-lo
segue as dicas:
Para medir a tensão DC, posicione a chave rotativa em uma
das faixas V ( 2000mv, 200mv, 20mv ou 600v)
Para medir a tensão AC, posicione a chave rotativa em uma
das faixas V ( 200v ou 600v).
Medidas de resistência posicione a chave rotativa em uma das
faixas que tenha como símbolo o ômega grego, que se assemelha a uma ferradura.
Para medir corrente de DC, posicione a chave rotativa em
uma das faixas A ( 200mA, 2000mA, 20mA, 10
A).
Para melhor entendimento, segue as imagens abaixo:
Para melhor entendimento, segue as imagens abaixo:
Resultados e discursões:
Ao longo do trabalho foram construídas três pilhas em
recipientes diferentes. Na primeira pilha, construída por três garrafas pets de
250 ml, tivemos como resultado inicial, 2,75 volts, daí surgiu a ideia de enrolar
o ferro com papel alumínio para ver se iríamos obter um valor maior, e tivemos
como resultado: 5,2 volts, foram medidos também a corrente elétrica, que deu:
3,0 mili-ampères. Na segunda pilha construída com três copos de vidro, tivemos
como resultado: 4,20 volts, e de corrente elétrica: 2,3. Na nossa última e
definitiva pilha, tivemos como resultado 1,1 volt 0,2 de corrente elétrica. podemos perceber que houve uma queda de valores dessa última pilha em relação as
anteriores. Isso aconteceu porque essa, foi
feita em um único recipiente de tamanho pequeno, sendo que as outras foram
construídas em três e de maior tamanho.
Podemos observar ao longo dos resultados que, o que trouxe
um aumento na voltagem da pilha, foi o papel alumínio, o que nos leva a essa
conclusão, é o resultado da primeira pilha, que após coloca-lo a voltagem aumentou.
Descobrimos também que se o cobre e o alumínio se encostarem , diminuem os volts, a
água sanitária pura ou com água normal juntas não fazem diferença, tendo o
mesmo resultado. Sem esquecer uma parte muito interessante que foi observar que
houve um desgaste no papel alumínio que estava enrolado no ferro, e o ferro enferrujou
um pouco, aprendemos que isso aconteceu por causa da oxidação.
Conclusão:
Enfim, para concluir esse experimento, foram realizadas
muitas pesquisas, para entender como tudo funcionava. Tivemos dificuldades ao longo
da execução, principalmente do relatório, mas admitimos que esse trabalho teve uma
função importante, pois ao longo do seu desenvolvimento aprendemos muitos assuntos
e como isso se aplica na prática, que talvez com cálculos e provas não aprenderíamos
de forma um pouco mais clara, algumas das dificuldades que tivemos foram transformadas
em impulso e incentivo para que novas estudos e conhecimentos fossem adquiridos,
discutimos bastantes sobre como seria feita a construção da pilha, tentamos até
uns planos que não deram muito certo outros que deram, mas usamos a nossa
imaginação. Descobrimos varias coisas interessantes, entre elas, uma que não
poderíamos deixar de citar, onde colocamos em um recipiente com água sanitária
umas bolinhas de papel alumínio e no outro dia quando pegamos o recipiente para
usar vimos que as bolinhas tinham se desmanchado deixando algo parecido com um
pó ou areia. Não sabíamos por que isso tinha acontecido até que pesquisamos e
descobrimos que isso aconteceu pelo processo de oxidação. Esperamos melhorar
cada vez mais em ralação a esses trabalhos, mas acreditamos que isso é questão
de prática e que ao longo do tempo vamos nos aperfeiçoando.
Referências bibliográficas:
https://www.google.com.br/amp/m.mundoeducacao.bol.uol.com.br/amp/quimica/oxirreducao.htm
https://www.google.com.br/amp/m.mundoeducacao.bol.uol.com.br/amp/fisica/pilhas-baterias-1.htm
https://www.google.com.br/amp/s/www.infoescola.com/fisica/forca-eletromotriz/amp/
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