Atividades
Pilha limão

 

As pilhas são dispositivos que geram energia elétrica através de uma reação química.

A pilha é constituída por uma solução de ácido sulfúrico em água, na qual é mergulhado um eléctrodo de cobre e um de zinco. Se ligarmos o cobre ao zinco por um condutor c, passará corrente eléctrica nesse condutor, dirigida do cobre para o zinco, o que indica que há uma diferença de potencial entre eles. A solução com os dois elétrodos constitui então um gerador. Os dois elétrodos são chamados pólos, ou terminais do gerador. Chama-se pólo positivo àquele por onde a corrente sai, e pólo negativo àquele por onde a corrente entra.

esquema-pilha

 

Um pouco de história

A pilha elétrica foi inventada pelo físico italiano Alessandro Volta em 1800. A sua pilha original não tinha a disposição indicada na figura anterior.
Era composta do seguinte modo: um disco de cobre, sobre ele um disco de feltro embebido em ácido sulfúrico diluído em água, depois um disco de zinco, sobre este, outro disco de feltro embebido em ácido sulfúrico diluído, depois outro disco de cobre, e assim sucessivamente. Esses discos eram colocados um sobre o outro de maneira a formar uma pilha. Daí se originou o nome que até hoje se conserva para esses geradores.
esquema-pilha-volta

As pilhas de hoje

As pilhas que utilizamos hoje, têm o mesmo princípio de funcionamento da pilha construída por Alessandro Volta.

A parte externa (capa) da pilha é construída em zinco, e é frequentemente coberta com papelão ou plástico para evitar o derrame. No interior da pilha, em vez de outro metal como Volta utilizava, há um bastão de carbono (grafite). O recipiente é cheio de uma pasta húmida, constituída por alguns sais e óxido de manganês (no lugar da solução de ácido diluído). A placa de zinco e o óxido de manganês presente na pasta húmida interagem, na presença dos sais e do carbono, gerando corrente eléctrica.

À medida em que a pilha vai sendo utilizada, as quantidades das substâncias que reagem vão diminuindo, a produção de energia eléctrica sendo menor, ocorrendo, então o desgaste da pilha.

pilha

Vamos construir uma pilha com limões 

Sabias que algumas frutas e vegetais que comes, te podem ajudar a produzir eletricidade?
Vamos experimentar, com o limão.

Materiais necessários:

  • 3 limões
  • 3 moedas de cobre (5 cêntimos)
  • 3 parafusos zincados (ou rebites)
  • 4 cabos eléctricos com terminais de crocodilo
  • 1 LED
  • 2 etiquetas autocolantes
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 Ferramentas necessárias:

  • Lápis
  • Faca
  • Multímetro

 

Primeira etapa do projeto

  • Investigação

O limão contém, no seu interior, sumo com propriedades químicas ácidas.
Introduzindo no seu corpo, um objecto em cobre e outro em zinco, a uma pequena distância um do outro, iremos provocar uma reação química, da qual resultará a produção de eletricidade.

pilha limao

Para confirmar este facto, vamos realizar uma experiência:
Peguemos num limão vamos espreme-lo, rolando-o entre as mãos, tendo o cuidado de não lhe partir a casca. Assim, o sumo espalha-se pelo seu interior, e já temos a solução ácida.
Aplicamos os elétrodos de cobre (moeda) e zinco (parafuso), tal como na figura.
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Com o auxílio de um multímetro, vamos medir a energia elétrica que é produzida.

Se a experiência correu bem, vamos poder ler no multímetro a tensão de 0,5 volts.

No entanto a intensidade gerada (medida em Amperes) não é suficiente para acender uma lâmpada, pelo que na atividade que vamos realizar, vamos precisar de ligar 3 ou 4 limões ligados em série.

1lemon meter
LED - é a sigla em inglês para Light Emitting Diode, que, quando polarizado diretamente, acende.
Diodos são dispositivos semicondutores que permitem que a corrente passe num único sentido. "Polarizar directamente" significa "ligar o diodo com a polaridade correcta".
O LED possui dois pólos, o negativo é chamado cátodo e o positivo ânodo.
São usados em equipamentos eletrónicos, geralmente para indicar que estão ligados.
led

 Segunda etapa do projeto

  • Desenho técnico

Numa folha de papel A4 branca, começamos por desenhar a esquadria e a legenda.

Desenhamos à mão livre, os limões, as ligações entre estes e o LED, não esquecendo de indicar a polaridade do circuito.

Na mesma folha, fazemos a representação gráfica, desenhando o esquema do circuito elétrico.

  • Memória descritiva

Neste caso, optamos por realizar uma breve descrição da experiência, dos materiais e ferramentas necessárias à sua realização.
    
Terceira etapa do projeto

  • Construção da pilha "limão"

Começamos por rolar os limões entre as mãos, para que fiquem "espremidos", tendo o cuidado de não lhes partir a casca. Só assim podemos obter a máxima capacidade dos limões.

Aplicamos o parafuso (ou rebite), a um terço do comprimento do limão, e fazemos um corte de aproximadamente um centímetro, a um outro terço da outra extremidade do limão.
Tanto o parafuso como a moeda, devem estar perfeitamente limpos. Se a moeda não for nova, devemos poli-la até ficar brilhante.

Com esta operação terminámos a primeira célula da nossa pilha. A moeda é o pólo positivo e o parafuso o pólo negativo. A pilha que construímos não é suficiente para acender o LED, assim vamos repetir esta operação com outros dois limões.

 

A ligação em série consiste em ligar o pólo positivo da primeira célula ao pólo negativo da segunda, e o pólo positivo da segunda ao pólo positivo da terceira.

 

No final vamos identificar os pólos da bateria, colando uma etiqueta com o sinal  (-) no parafuso da primeira célula e outra com o sinal (+) na moeda da última célula.

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Vamos agora ligar dois limões, em série, e medir, com o multímetro, a tensão (em Volts) que conseguimos. 2lemons meter

 

Vamos agora ligar os três limões, em série, e voltemos a medir a tensão.
Como a capacidade de cada célula foi somada, obtemos assim a tensão necessária para acender o LED.

Para finalizar o nosso projecto, vamos ligar o LED à nossa pilha, tendo o cuidado de respeitar a polaridade.

Liga-se o terminal positivo da pilha ao terminal positivo do LED, e o terminal negativo da pilha ao terminal negativo do LED.

Nota: O terminal negativo do LED é o que fica do lado em que a base redonda, de plástico, tem um corte recto.

E pronto!

Já temos a nossa "lâmpada" acesa.

led glowing

 

As pilhas e o ambiente

"As pilhas são compostas por metais pesados, tais como, mercúrio, chumbo, cobre, níquel, zinco, cádmio e lítio. Esses metais são perigosos para o ambiente e a saúde humana. Quando depositadas em lixeiras, as pilhas vão-se decompondo, podendo os seus componentes infiltrar-se no solo e atingir os lençóis freáticos, entrando assim no ecossistema aquático nos rios e nos mares, sendo incorporados na cadeia alimentar, aumentando a sua concentração nos seres vivos através do efeito da bioacumulação."

http://quercus.pt

Se tens pilhas que queres deitar fora,
não te esqueças:

 

 

"Pilhas no lixo, não. No Pilhão."

pilhao

 

Algumas imagens do desenvolvimento do projeto, pelos alunos [mais...]

 

Fontes:
http://www.hilaroad.com/camp/projects/lemon/lemon_battery.html