Principium Functionis Batteriae: Quomodo Batteria Operatur
Principium Operativum Pila
Pila operatur per reactiones oxidationis et reductionis electroliti cum metallis. Cum duo dissimilia corpora metallicae, quae vocantur electrodes, ponuntur in electrolito diluto, reactiones oxidationis et reductionis accidunt in electrodibus respectiviter secundum affinitatem electronici metallorum electrodarum. Ex reactione oxidationis unus electrodus negativus fit, qui cathodus dicitur, et ex reactione reductionis alius electrodus positivus fit, qui anodus dicitur.
Cathodus terminalem negativam format, anodus autem terminalem positivam pilarum. Ut principium basicum pilarum recte intelligamus, primum debemus habere conceptum basicum de electrolitis et affinitate electronica. Quod si duo dissimilia metalla merguntur in electrolito, erit differentia potentialis inter haec metalla.
Invenitur enim, quando quaedam specifica composta ad aquam adduntur, illa dissolvuntur et producunt iones negativos et positivos. Huiusmodi compositum vocatur electrolitus. Exempla popularia electrolitorum sunt fere omnia genera salium, acidorum et basium. Energia emissa dum neutrum atomum electron acceptat, cognoscitur ut affinitas electronica. Quia structura atomica diversorum materialium diversa est, affinitas electronica diversorum materialium variabit.
Si duo generis metalla immerguntur in eadem solutione electrolitica, unum eorum electronos capiet, alterum vero electronos emittet. Quod metal (vel compositum metallicum) electronos capiet et quod emittet, dependet ab affinitate electronica huiusmetallorum. Metallum cum affinitate electronica parva electronos a ionibus negativis solutionis electroliticae capiet.
Ex altera parte, metallum cum affinitate electronica magna electronos emittet, et hi electroni in solutionem electroliticam egredientur et adiicientur ad iones positivos solutionis. Sic unum horum metallorum electronos capit, alterum vero emit. Ita differentia in concentratione electronorum inter haec duo metalla oritur.
Haec differentia in concentratione electronorum causat differentiam potentialis electricam inter metalla. Haec differentia potentialis electrica vel electromotiva uti potest ut fons tensionis in cuiuscunque circuitu electronicis vel circuito electrico. Hoc est principium generalis et basicum pilarum, et sic pila operatur.
Omnes cellae pilares super hoc principio basicum fundantur. Unam post unam discutamus. Sicut iam diximus, Alessandro Volta primam cellam pilarem creavit, et hanc cellam vulgo simplicem cellam voltaicam nominant. Huiusmodi simplex cella facillime creari potest. Accipe unum vas et imple acidum sulfuricum dilutum ut electrolitum. Nunc zincum et cuprum immersimus in solutionem, et eos externa onere electrico coniungimus. Nunc simplex cella voltaica tua perfecta est. Currens incipiet per onus externum fluere.
Zincum in acido sulfurico diluto electronos relinquit sicut infra:
Hae Zn + + iones transeunt in electrolitum, et unaquaeque Zn + + iones duos electronos in baculo relinquit. Ex praecedente reactione oxidationis, electrodus zincus negativus fit et ergo ut cathodus agit. Consequenter, concentratio Zn + + ioneum prope cathodum in electrolito crescens.
Secundum proprietatem electroliti, acidum sulfuricum dilutum et aqua iam disassociata sunt in iones hydronii positivos et iones sulfatis negativos sicut infra:
Propter magnam concentrationem Zn+ + ioneum prope cathodum, iones H3O+ repellantur ad electrodum cupri et dischargentur absorbendo electronos ab atomis baculi cupri. Sequens reactio accidit in anodo:
Ex reductiva reactione accedente in electrodum cupri, baculus cupri positivus fit et ergo ut anodus agit.
Cella Daniell
Cella Daniell constat vasis cupro contineente solutionem sulfatis cupri. Vasum ipsum cupreum ut electrodum positivum agit. Vasis poroso continente acidum sulfuricum dilutum ponitur in vase cupreo. Baculus amalgamatus zinci, demersus intra acidum sulfuricum, ut electrodum negativum agit.
Acidum sulfuricum dilutum in vase poroso reagire cum zinco, et hydrogenum elaboratur. Reactio sicut infra:
Formatio ZnSO4 in vase poroso non afficit operationem cellae nisi crystalli ZnSO4 depositantur. Gas hydrogeni transiens per vase porosum reagire cum CuSO4 solutione sicut infra:
Cuprum sic formatum depositatur in vase cupreo.
Historia Pilarum
Anno 1936, medio aestate, tumulus antiquus inventus est in constructione novae viae ferreae prope urbem Bagdad in Iraq. Reliquiae in illo tumulo inventae erant circa 2000 annorum vetustatis. Inter has reliquias erant aliquot vasa argilla sigillata cera. Baculus ferruginus, circumdatum cylindrica tubo ex lamina cuprea involuta, projectus erat ex summo sigillato.
Cum inventores haec vasa liquidis acidis implerent, invenerunt differentiam potentialis circa 2 voltos inter ferrum et cuprum. Haec vasa argilla suspicabantur esse cellulas pilares 2000 annorum vetustatis. Nomine pila Parthica vocabant.
Anno 1786, Luigi Galvani, anatomicus et physiologicus Italicus, miratus est videns musculos crurum ranarum mortuarum contrahi quando tangebat ea duobus diversis metallis.
Non intellexit rationem veram, alioquin notus fuisset ut primus inventor cellae pilae. Putavit reactionem posse esse propter proprietas tissuum.
Postea, Alessandro Volta idem phenomenon in charta imbuta aqua salina comprehendit. Discum cuprei et zinceni cum charta imbuta aqua salina inter se compressit et differentiam potentialis inter cuprum et zincum invenit.
