Bài giảng Vật lý 11 - Bài 11: Pin và Acquy

Volta. Ông sinh ngày 18/2/1795 tại Côme 1774: ông trở thành giáo sư vật lý tại trường Khoa học hoàng gia ở Cosmo và trong những năm tiếp theo ông phát minh ra Electrophorus: thiết bị tạo ra dòng điện nhờ ma sát giữa đĩa và một bản kim loại. 1776-1777: ông tập trung nghiên cứu hoá học, nghiên cứu dòng điện trong chất khí và lập những thí nghiệm như sự phóng điện trong bình kín. 1779: ông trở thành giáo sư khoa vật lý trường đại học Pavia trong suốt 25 năm. 1800: Volta phát minh pin điện hoá (pin Volta), cha đẻ của pin hoá học hiện đại, tạo ra dòng điện ổn định. Ngày 5/03/1827, cả thế giới cùng thương tiếc cho sự ra đi của ôngAlessandro VoltaBÀI 11PIN VÀ ACQUY _Xét một thanh kim loại tiếp xúc với chất điện phân.Giữa thanh kim loại và dung dịch điện phân có một hiệu điện thế xác định gọi là hiệu điện thế điện hóa. _Hiệu điện thế điện hóa phụ thuộc vào:+ Bản chất kim loại.+ Bản chất và nồng độ dung dịch. 1. Hiệu điện thế điện hóa:_Khi nhúng hai thanh kim loại khác nhau vào dung dịch điện phân. Hiệu điện thế điện hóa giữa mỗi thanh và dung dịch điện phân khác nhau. Giữa hai thanh xuất hiện một hiệu điện thế xác định. Đó là cơ sở để chế tạo pin điện hóa.ZnSO4++++++++++++++Zn++++++++++++++--------------2.Pin volta: Nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên, sinh ra dòng điện duy trì khá lâu là pin Volta (năm 1795). Pin Volta gồm một cực bằng kẽm (Zn) và một cực bằng đồng (Cu) nhúng trong dung dịch acid sunfuric (H2SO4) loãng.ZnCu Cấu tạo:_Cực dương: thanh đồng (Cu)_Cực âm: thanh kẽm (Zn)_Dung dịch điện phân: H2SO4 loãngPin Volta Sự tạo thành suất điện động _Do tác dụng hóa học, các ion kẽm Zn2+ từ thanh kẽm đi vào dung dịch H2SO4 làm cho lớp dung dịch tiếp giáp với thanh kẽm tích điện dương. Thanh kẽm thừa electron nên tích điện âm. Vì thế giữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung dịch đến thanh kẽm. Điện trường này ngăn cản sự dịch chuyển tiếp theo của các ion Zn2+ từ thanh kẽm vào dung dịch, đồng thời tăng cường sự dịch chuyển ngược lại của các ion Zn2+ từ dung dịch vào thanh kẽm. _Sự cân bằng điện hóa học được thiết lập khi số ion đi ra khỏi thanh kẽm và số ion đi vào thanh kẽm bằng nhau. Thí nghiệm chứng tỏ khi đó giữa thanh kẽm và dung dịch có hiệu điện thế điện hóa khoảng 	 U1 = - 0,74 V _Còn ở phía thanh đồng thí các ion H+ có trong dd tới bám vào cực đồng và thu lấy các electron có trong thanh đồng. Do đó, thanh đồng mất bớt electron nên được tích điện dương. Khi cân bằng điện hóa dược thiết lập, giữa thanh đồng và dd có hiệu điện thế điện hóa khoảng U2 = 0,34 V _Kết quả là giữa 2 cực của pin Volta có hiệu điện thế xác định vào khoảng: U = U2 – U1  1,1 V _Đó chính là suất điện động của pin Volta. Pin khô LeclanchéeLoại pin này được sử dụng phổ biến hiện nay. Cấu tạo: _Cực dương: thỏi than được bọc mangan đioxit (MnO2) và graphit. _Cực âm: lớp vỏ kẽm (Zn) _Dung dịch điện phân: dung dịch muối amôni clorua NH4Cl. _Suất điện động : khoảng 1,5 V3.Acquy:Cấu tạo acquy chì a)Acquy đơn giản là acquy chì, còn gọi là acquy axit, gồm bản cực dương bằng chì peoxit PbO2 và bản cực âm bằng chì Pb; cả 2 bản được nhúng trong dung dịch H2SO4 loãng. Do tác dụng với dung dịch axit sunfuric, 2 bản cực của acquy được tích điện khác nhau và hoạt động giống như 1 pin điện hóa. Suất điện động của acquy chì khoảng 2 V. _Khi cho acquy chì phát điện, do tác dụng hóa học, các bản cực của acquy bị biến đổi. Sau một thời gian, 2 bản cực trở thành giống nhau (đều có 1 lớp PbSO4 phủ ở bên ngoài) và khi đó dòng điện sẽ tắt. Muốn cho acquy lại có thể phát điện được, ta nạp điện cho nó để cho lớp chì sunfat ở 2 bản cực mất dần và cuối cùng 2 cực trở lại thành Pb và PbO2. b)Như vậy acquy là 1 nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng dưới dạng hóa năng (lúc nạp điện), để rồi giải phóng năng lương ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện). c)Suất điện động của acquy chì thường có giá trị ổn định khoảng 2V. Khi suất điện động giảm xuống đến 1,85V thì ta phải nạp điện lại cho acquy. Mỗi acquy có một dung lượng xác định. Dung lượng của acquy là điện lượng lớn nhất mà acquy có thể cung cấp được khi nó phát điện. Dung lượng của acquy được đo bằng ampe giờ (A.h). Ampe giờ là điện lượng do dòng điện có cường độ 1A tải đi trong 1h : 1 A.h = 3600 C. d)Ngoài acquy chì nói trên, người ta còn dùng acquy kiềm, có hiệu suất nhỏ hơn acquy axit, nhưng lại rất tiện lợi vì nhẹ và bền hơn. _Acquy kiềm, thường gồm 2 loại: acquy sắt-niken và acquy cađimi-niken. Trong acquy cađimi-niken, cực dương được làm bằng niken hidroxit Ni(OH)2, còn cực âm làm bằng cađimi hidroxit Cd(OH)2; các cực đó nhúng trong dung dịch KOH hoặc NaOH.Củng cố bài học 1. Chọn phát biểu đúng. Trong nguồn điện hóa học (pin, acquy) có sự chuyển hóa A. từ nội năng thành điện năng. B. từ cơ năng thành điện năng. C. từ hóa năng thành điện năng. D. từ quang năng thành điện năng. 2.Chọn phát biểu đúng. Pin là nguồn điện hóa học có cấu tạo gồm 2 điện cực nhúng vào dung dịch điện phân. Hai điện cực đó A. một cực là vật dẫn điện, cực kia là vật cách điện. B. đều là vật cách điện. C. là 2 vật dẫn cùng chất. D. là 2 vật dẫn khác chất.