PILHA CASEIRA DE OXIRREDUÇÃO
Colégio Estadual Professor Edilson Souto Freire
Dias D'Àvila - BA
E-mail: 3cepesf2019am@gmail.com
Professor: Samuel Nunes de Santana
Alana Carvalho
Alex Santos
Allana Malta
Brenda Severo
Carla Luiza
Melissa Râmila
Sahmira Simões
Tássio Carvalho
Thaís Nery
Wanessa Souza
Yasmim Rosa
Resumo:
O seguinte relatório foi feito por alunos da Rede pública de ensino estadual e tem como objetivo principal trazer informações sobre como montar uma pilha caseira usando materiais de fácil acesso. Com a ajuda da história poderemos compreender melhor onde surgiu ideias importantes para os dias atuais. O relatório mostra de uma forma objetiva e clara o passo a passo de como montar sua pilha e circuitos em série e em paralelo, utilizando fotos para facilitar o entendimento do leitor. Mostra também as definições de sentido real e convencional, os resultados de cada experimento feito. E por fim mostra a conclusão do trabalho, que abrange a importância de estudar a física utilizando meio prático e não só o meio teórico. Mostraremos também as referências de todas as pesquisas feitas, o que ampliará o leque de informações ajudando assim, o leitor a aprender mais e mais.
Palavras-chave: História da pilha, oxirredução, circuitos elétricos, sentidos da corrente elétrica
Introdução:
História da Pilha
Em meados de 1791, o italiano Luigi Galvani realizou um experimento, dissecou uma rã e observou contrações nos músculos do animal quando entrava em contato com materiais diferentes. Isso acontecia quando as pernas do animal entrava em contato com metais como o ferro e o cobre. Galvani passou então a defender a teoria da "eletricidade animal". Mas a resolução desse fato surgiu 130 anos depois do experimento, nessa época foi identificada uma diferença de potencial que existe entre o objeto de ferro e o de cobre, que produz um fluxo de elétrons. Esse fluxo passa pelos músculos da rã, produzindo as contrações.
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| Fonte: Google Imagens |
Alessandro Volta desvendou a questão da "eletricidade animal", e para provar que estava certo, Volta fez um circuito formado por diversas pastilhas de cobre e zinco, que eram separados por algodão úmido de uma solução com água e sal, criando assim a primeira pilha da história nomeando-a de Pilha de Volta.
Essa pilha criada por Alessandro Volta foi aperfeiçoada por John Frederic Daniell. Diferenciada por vários aspectos a pilha de Daniell substituiu os várias discos de zinco e cobre pelo eletrodo de cobre e o eletrodo de magnésio, usando sempre dois metais diferentes. A placa de eletrodo de cobre tem que estar submersa em uma solução e essa solução tem que ser formada por um sal que apresente o metal do eletrodo que é o sal de cobre. No caso de eletrodo de magnésio se aplica a mesma regra.
Mas, por qual motivo estudar as pilhas e eletricidade seria de suma importância? Saber o como tudo começou ajudar-nos a entender como ela funciona atualmente. Se observarmos bem, encontramos eletricidade em tudo, como: aparelhos domésticos, na natureza como descargas elétricas, nas indústrias... Além de entender toda a origem, como está dividida e de como se transforma é importante saber do assunto com propriedade, inclusive os estudantes, já que esse é um assunto de vestibulares e Enem. Entender sobre a eletricidade, nos ajuda a se prevenir, evitando choques e trazendo segurança. Sabemos que sem energia nada funciona. O estudo das pilhas é fundamental para não sermos como ignorantes que não conhecem a si mesmos, já que em nosso corpo diversas vezes ocorre o processo químico da oxirredução, nosso cérebro faz isso. Plantas por meio da fotossíntese também realizam essa reação química, por isso saber sobre as pilhas caseiras é saber sobre a nossa vida e tudo que há ao nosso redor.
Procedimento experimental:
Como montar uma pilha utilizando materiais de fácil acesso
Você vai precisar de:
Fio de cobre grosso
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| Fonte: Autoria própria |
Placa de alumínio (latinha de cerveja)
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| Fonte: Autoria Própria |
Tubete com fundo redondo
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| Fonte: Autoria Própria |
Água sanitária
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| Fonte: Google Imagens |
Bastão de cola quente
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| Fonte: Google Imagens |
- Esponja de aço
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| Fonte: Google Imagens |
Modo de fazer:
Corte a lata de alumínio em placa com formato de T e lixe com esponja de aço para remover o esmalte
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| Fonte: Autoria Própria |
Faça um furo e um corte na tampa do tubete
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É importante fazer os furos bem apertados para que o resultado seja uma pilha mais potente.
O furo redondo servirá para encaixar o fio de cobre, o corte reto para encaixar a placa de alumínio, encaixe-os.
Vede os furos com bastante cola quente, de forma que mantenha preso o cobre e o alumínio
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Encaixe todas as peças e certifique-se que o alumínio e o cobre chegam ao fundo tubete, pois é lá que se concentra a maior parte das cargas.
Agora é só abrir e colocar água sanitária
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Deixe agir por alguns minutos e faça a medição com um multímetro, caso possua um.
Dica: Sempre que utilizar a pilha, lave-a e lixe-a com a esponja de aço e ela estará novinha para outra rodada.
Como a pilha funciona?
Uma pilha caseira precisa de um meio com íons, onde possa ocorrer a transferência de elétrons entre os eletrodos (cobre e alumínio), nesse caso, a água sanitária. Essa transferência é feita por meio do processo de oxirredução onde o eletrodo com maior potencial de ação (alumínio, pólo negativo) oxida e perde elétrons para o eletrodo com menor potencial de ação (cobre, pólo positivo).
Essa transferência produz energia na forma de calor, mas nesse tipo de reação a transferência de elétrons produz energia na forma de eletricidade, é o que gera a pilha.
No passado acreditava-se que o sentido das cargas elétricas era do pólo positivo para o pólo negativo pois não se tinha conhecimento da estrutura dos átomos. Esse sentido foi chamado de sentido convencional.
Mas com o avanço dos estudos da física foi estabelecido o sentido real que é o movimento de deriva dos elétrons livres.
Movimento de deriva dos elétrons livres:
Cargas positivas vão em direção ao campo
elétrico, enquanto cargas negativas vão no
sentido contrário ao campo elétrico.
Em nossa experiência montando a pilha descrita acima tivemos o seguinte resultado:
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| Fonte: Autoria Própria |
Após fazer a medição com um multímetro, obtivemos a voltagem de 2.05V
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Colocando esses volts na prática decidimos testar nossa pilha em uma led vermelha, a qual é necessário cerca de 1.8 V para acender. A imagem mostra que o resultado foi um sucesso e a pilha conseguiu acender a led.
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Evoluindo para um grau bem maior tentamos acender uma led azul, a qual é necessário cerca de 3.1 V para acender. Já dá pra imaginar que não iria funcionar como mostra a imagem já que a nossa voltagem foi de 2.05 V.
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Mas nós não descansamos até conseguir acender essa led azul, então decidimos montar circuitos.
Montando um circuito
Os equipamentos elétricos existentes hoje possuem circuito em série ou em paralelo. Em nossa pilha caseira também é possível montar esses circuitos, o que nos possibilita ligar equipamentos que necessitam de voltagens maiores que a que temos em uma única pilha. Para acender um led azul vamos utilizar nossa pilha descrita acima e outra pilha que também montamos e tivemos o resultad de 1.8V. Com essas duas pilhas caseiras montremos um circuito em série.
Montando um circuito em série com 2 pilhas
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| Fonte: Google Imagens |
Você vai precisar de:
Duas pilhas caseiras montadas
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| Fonte: Autoria Própria |
Fios
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| Fonte: Google imagens |
Lâmpada de led vermelha e azul
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Como montar:
Conectando o fio de cobre na ponta positiva de uma pilha caseira e na negativa de outra pilha caseira conseguimos somar suas voltagens 2.05V + 1.8V e consequentemente ter capacidade de ligar equipamentos mais potentes.
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Sobrarão então duas pontas, uma negativa (alumínio), e outra positiva (cobre). Conecte o cobre na ponta negativa do primeiro led vermelho e o alumínio na ponta positiva do segundo led azul, conecte esses leds com um pequeno fio.
Seu circuito em série está montado.
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O circuito em série tem uma grande desvantagem, se em um grande circuito como no caso de pisca - pisca de árvore de Natal caso um dos piscas deixar de funcionar todos os seguintes deixarão, pois o circuito foi interrompido. E se não existir voltagem suficiente para ligar todos os leds os últimos não acenderão.
Foi o que aconteceu com nosso circuito.
Na montagem de nosso circuito em série obtivemos o resultado de 2.05V + 1.8V = 3.85V, o que foi suficiente para acender a led azul mas não para acender a led vermelha, então ela ficou apagada.
Para solucionar esse problema, montamos o circuito em paralelo.
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O circuito em paralelo diferentemente do circuito em série tem um ponto de derivação diferente para cada carga, ou seja, se um dos pontos deixar de funcionar todos ou outros continuarão funcionando normalmente.
Como montar um circuito em paralelo com nossas pilhas
Você vai precisar dos mesmos materiais do circuito em série,com a diferença de que utilizaremos 2 leds vermelhas ao invés de uma vermelha e uma azul.
Como montar:
Comece ligando as duas pilhas por um fio, o cobre da primeira no alumínio da segunda.
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Sobrarão uma ponta de alumínio e uma ponta de cobre. Conecte um fio de na ponta do alumínio e outro fio na ponta do cobre
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Agora corte dois fios de alumínio e descasque apenas o meio desses fios, encaixe-os nas pontas que acabou de criar formando dois "T"
Na ponta de cima de cada "T" encaixe o led vermelho, a ponta do "T" que vem do cobre no lado negativo do led, e a ponta do "T" que vem do alumínio no lado positivo do led
Na ponta de baixo de cada "T" faça o mesmo conectando o led vermelho.
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Seu circuito em paralelo está pronto.
Observe que os dois leds acendem, pois a quantidade de volts é dividida igualmente para cada led.
Resultados e discussões:
O circuito em paralelo é o melhor em questão de distribuição de energia. Mas essa melhora na distribuição causa um aumento do valor da energia elétrica no fim do mês, nos casos de construções que o utilizam. Mas em comparação ao circuito em série, o circuito em paralelo é muito melhor.
Ao final de toda essa explicação você deve estar se perguntando: Se temos a capacidade de criar nossa própria fonte de energia, por que então não aproveitamos isso e a comercializamos? Para responder a essa pergunta precisamos analisar as pilhas que hoje são vendidas no mercado. As mais comuns são as pilhas Alcalina e as pilhas de Lítio. Em uma pilha alcalina contém um ânodo de zinco poroso, mergulhado em uma solução alcalina de hidróxido de potássio e contém um cátodo de dióxido de manganês envolvidos por uma capa de aço niquelado.
Na pilha de lítio contém um ânodo de lítio metálico e um cátodo de dióxido de manganês, mergulhados em um sal de lítio inorgânico composto, em uma mistura de carbonato de propileno. Tais pilhas são utilizadas em muitos equipamentos eletrônicos portáteis que necessitam de pouca tensão, já que elas não são capazes de entregar uma quantidade alta de tensão, dentre esses equipamentos estão sistemas de alarme sem fio, relógios, câmeras digitais e lanternas. Sabemos que com nossa pilha podemos obter altas voltagens, ligando assim equipamentos mais potentes. Mas é agora que descobrimos o diferencial que torna nossa pilha desaprovada para comercialização. Sua durabilidade. Utilizando nossa pilha por algumas horas notamos que o alumínio é desgastado, abrem-se buracos e ranhuras nele, diminuindo assim a capacidade de duração de nossa pilha. Em contrapartida as pilhas de alcalina e lítio se destacam por sua durabilidade, podendo ser utilizadas por longos anos, como na utilização em marcapassos. Então comercializar nossa pilha caseira seria a venda de um produto que acabaria no primeiro dia de uso.
Conclusão:
De acordo com os experimentos feitos, podemos notar que a água sanitária é o composto que gera uma boa quantidade de energia; que é possível sim reproduzir um conteúdo que gere energia elétrica, similar a uma pilha feita industrialmente, usando materiais de fácil acesso; que o circuito em paralelo é a melhor maneira de distribuir energia elétrica.
Levando em consideração esses aspectos, observamos que a execução do experimento da pilha em sala de aula nos ajudou a por em prática todo o nosso entendimento sobre tal assunto, ajudou a resolver todas as dúvidas que foram feitas também em sala. Experiências como esta ajuda os alunos a entender melhor seu próprio dia a dia, já que, tudo em nossa volta é composto por energia elétrica. Mostra também que, mesmo com as dificuldades que as escolas públicas apresentam é possível aprender de uma forma lúdica. É preciso sim que haja uma melhora de ensino, mas que os professores estão a cada dia que passa tentando melhorar nosso desempenho e nos capacitar para o mundo competitivo em que vivemos.
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| Fonte: Autoria própria |
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| Fonte: Autoria própria |
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| Fonte: Autoria própria |
Referências:
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/historia-das-pilhas.htm
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/historia-das-pilhas.htm
https://pt.slideshare.net/VictorSaid/histria-das-pilhas
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Pilha_alcalina
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Pilha_de_l%C3%ADtio
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/caracteristicas-corrente-eletrica.htm
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