Este tema puede ser bastante complejo para todos los lectores que carezcan de una base científica puesto que antes de saber como funciona una pila hay que saber muchas cosas. Por ejemplo qué es exactamente la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es tan simple como un flujo de electrones que se mueven de un extremo a otro de un cable. Ahora bien, de poco nos sirve saber esto si no sabemos qué es un electrón.
Explicar los elementos que componen un átomo es muy difícil, de hecho se han invertido y se invierten en la actualidad millones de euros para conocer mejor todas las posibles partículas que componen la materia. Pero para entender este tema no se necesitan más que unas mínimas nociones muy clásicas sobre lo que es un átom
o y un electrón. Una explicación clásica del átomo es la de Rutherford, y aunque se sabe que no es la correcta, es perfectamente válida para explicar este tema. Rutherford elaboró en el año 1911 una teoría sobre el átomo en el que decía que la mayor parte de la masa se concentraba en un núcleo mientras que unas partículas muchísimo menos masivas orbitaban alrededor de él, exactamente igual a como giran los planetas alrededor del Sol, con la diferencia que en vez de fuerza de gravedad aquí existen fuerzas eléctricas de polos opuestos. En concreto estas partículas de pequeña masa cargadas negativamente se les llamó electrones. Los electrones además tienen en general la capacidad de moverse de unos átomos a otros según las circunstancias de forma que una zona queda cargada negativamente (es decir el lugar donde van todos los electrones) y otra positivamente (el lugar de donde se han ido los electrones) por ejemplo si froto un globo contra un jersey los electrones se van del jersey al globo y este queda cargado de forma que es capaz de erizar nuestro pelo. También los rayos son una manifestación de que una parte ha quedado cargada positivamente y otra negativamente y los electrones se desplazan de un lado a otro.
Además para acceder al funcionamiento de una pila hay que tener unas pequeñas nociones sobre química. No contaré más que lo estrictamente necesario, ya que no hace falta más. La sal común, la de las comidas, tiene como fórmula NaCl y no es más que una de las múltiples sales que existen en la naturaleza. Muchas de estas sales se disuelven en agua como lo hace la sal común y cuando se disuelven se separan en iones. Un ion no es más que un átomo o molécula cargada eléctricamente, es decir cuando la sal se disuelve se separan sus átomos pero uno de los dos átomos se lleva electrones de más y el otro de menos de forma que uno de estos átomos queda cargado positivamente mientras que el otro queda cargado negativamente, y por lo tanto puede ser atraído o repelido por zona que estén cargadas con signo contrario o idéntico respectivamente. Es decir si sometemos a esa partícula cargada por ejemplo negativamente a una positiva esa partícula se moverán y creará una corriente eléctrica.
Por último hace falta aclarar un último concepto que es el de diferencia de potencial o voltaje. Una partícula cargada negativamente se va a sentir atraída por otra cargada positivamente, pero también por una partícula no cargada ya que ambas partículas tienden a igualarse en carga para que sea todo más estable, es decir, prefieren estar las dos partículas un poco cargadas que una mucho y la otra nada. Para mantener una corriente eléctrica necesitamos mantener una diferencia de potencial, es decir, que uno de los dos electrodos o polos de la pila estén cargados positiva o negativamente, cuanta mayor sea la diferencia de potencial más "ganas" tendrán de ir los electrones de un polo a otro. una pila normal genera 1,5 voltios es decir tiene una diferencia de potencial pequeña mientras que la electricidad de casa son 220 voltios y la de los cables de alta tensión supera a veces los 20000 voltios. Hay que tener en cuenta que el voltaje no es lo mismo que la energía, ya que se puede conseguir energía grande con voltaje pequeño pero hay que decir que la energía es directamente proporcional al voltaje, a la intensidad (número de electrones que pasan por, por ejemplo el filamento de una bombilla) y al tiempo, es decir que es más fácil producir más energía con altos voltajes.
Parece entonces con todo esto que crear electricidad a partir de modelos químicos es bastante sencillo, basta con utilizar las sustancias adecuadas y colocarlas de la forma correcta. Un ejemplo, que he tomado de la web El rincón de la ciencia, no es muy eficiente para producir electricidad pero que al fin y al cabo la produce, y se puede hacer en casa. Tan sólo hay que coger un trozo de tubería de cobre (o una de las antiguas rubias) y conectarla con un cable a un voltímetro (para comprobar que existe electricidad y flujo de electrones) y en el otro extremo conectar un sacapuntas metálico (generalmente son de magnesio, si no esta hecho de este metal no funcionará) e introducir la tubería y el sacapuntas en vinagre. El vinagre es capaz de disolver parte del magnesio que hay en el sacapuntas pero lo disuelve en forma de ion cargado positivamente, de forma que el sacapuntas queda cargado negativamente (ya que los electrones se quedan en el sacapuntas) si embargo el vinagre no es capaz de disolver al cobre de forma que este queda como está así que los electrones viajarán por el cable para intentar igualar la diferencia de potencial.
Si en vez de tomar este experimento casero lo hacemos un poco más pr
ofesional y tomamos un electrodo de cobre sumergido en una disolución apropiada (como sulfato de cobre) y el otro de zinc sumergido en sulfato de zinc y ambas soluciones conectadas por un algodón, entonces hemos formado una de las pilas más famosas la pila de Daniell (o sea, mi pila, jejeje). El funcionamiento es el mismo pero si se me permite decirlo así, es más profesional. El zinc del electrolito tiende a disolverse en la solución de sulfato de zinc dejando electrones libres, mientras que el cobre de la disolución tiende a precipitar (es decir salirse de la disolución y depositarse sobre el electrolito) siempre que alguien le proporcione estos electrones. De forma que se crea una diferencia de potencial entre ambos electrolitos ya que el cobre quiere los electrones que el zinc expulsa y por lo tanto se genera una corriente eléctrica.
Explicar los elementos que componen un átomo es muy difícil, de hecho se han invertido y se invierten en la actualidad millones de euros para conocer mejor todas las posibles partículas que componen la materia. Pero para entender este tema no se necesitan más que unas mínimas nociones muy clásicas sobre lo que es un átom
o y un electrón. Una explicación clásica del átomo es la de Rutherford, y aunque se sabe que no es la correcta, es perfectamente válida para explicar este tema. Rutherford elaboró en el año 1911 una teoría sobre el átomo en el que decía que la mayor parte de la masa se concentraba en un núcleo mientras que unas partículas muchísimo menos masivas orbitaban alrededor de él, exactamente igual a como giran los planetas alrededor del Sol, con la diferencia que en vez de fuerza de gravedad aquí existen fuerzas eléctricas de polos opuestos. En concreto estas partículas de pequeña masa cargadas negativamente se les llamó electrones. Los electrones además tienen en general la capacidad de moverse de unos átomos a otros según las circunstancias de forma que una zona queda cargada negativamente (es decir el lugar donde van todos los electrones) y otra positivamente (el lugar de donde se han ido los electrones) por ejemplo si froto un globo contra un jersey los electrones se van del jersey al globo y este queda cargado de forma que es capaz de erizar nuestro pelo. También los rayos son una manifestación de que una parte ha quedado cargada positivamente y otra negativamente y los electrones se desplazan de un lado a otro.Además para acceder al funcionamiento de una pila hay que tener unas pequeñas nociones sobre química. No contaré más que lo estrictamente necesario, ya que no hace falta más. La sal común, la de las comidas, tiene como fórmula NaCl y no es más que una de las múltiples sales que existen en la naturaleza. Muchas de estas sales se disuelven en agua como lo hace la sal común y cuando se disuelven se separan en iones. Un ion no es más que un átomo o molécula cargada eléctricamente, es decir cuando la sal se disuelve se separan sus átomos pero uno de los dos átomos se lleva electrones de más y el otro de menos de forma que uno de estos átomos queda cargado positivamente mientras que el otro queda cargado negativamente, y por lo tanto puede ser atraído o repelido por zona que estén cargadas con signo contrario o idéntico respectivamente. Es decir si sometemos a esa partícula cargada por ejemplo negativamente a una positiva esa partícula se moverán y creará una corriente eléctrica.
Por último hace falta aclarar un último concepto que es el de diferencia de potencial o voltaje. Una partícula cargada negativamente se va a sentir atraída por otra cargada positivamente, pero también por una partícula no cargada ya que ambas partículas tienden a igualarse en carga para que sea todo más estable, es decir, prefieren estar las dos partículas un poco cargadas que una mucho y la otra nada. Para mantener una corriente eléctrica necesitamos mantener una diferencia de potencial, es decir, que uno de los dos electrodos o polos de la pila estén cargados positiva o negativamente, cuanta mayor sea la diferencia de potencial más "ganas" tendrán de ir los electrones de un polo a otro. una pila normal genera 1,5 voltios es decir tiene una diferencia de potencial pequeña mientras que la electricidad de casa son 220 voltios y la de los cables de alta tensión supera a veces los 20000 voltios. Hay que tener en cuenta que el voltaje no es lo mismo que la energía, ya que se puede conseguir energía grande con voltaje pequeño pero hay que decir que la energía es directamente proporcional al voltaje, a la intensidad (número de electrones que pasan por, por ejemplo el filamento de una bombilla) y al tiempo, es decir que es más fácil producir más energía con altos voltajes.
Parece entonces con todo esto que crear electricidad a partir de modelos químicos es bastante sencillo, basta con utilizar las sustancias adecuadas y colocarlas de la forma correcta. Un ejemplo, que he tomado de la web El rincón de la ciencia, no es muy eficiente para producir electricidad pero que al fin y al cabo la produce, y se puede hacer en casa. Tan sólo hay que coger un trozo de tubería de cobre (o una de las antiguas rubias) y conectarla con un cable a un voltímetro (para comprobar que existe electricidad y flujo de electrones) y en el otro extremo conectar un sacapuntas metálico (generalmente son de magnesio, si no esta hecho de este metal no funcionará) e introducir la tubería y el sacapuntas en vinagre. El vinagre es capaz de disolver parte del magnesio que hay en el sacapuntas pero lo disuelve en forma de ion cargado positivamente, de forma que el sacapuntas queda cargado negativamente (ya que los electrones se quedan en el sacapuntas) si embargo el vinagre no es capaz de disolver al cobre de forma que este queda como está así que los electrones viajarán por el cable para intentar igualar la diferencia de potencial.
Si en vez de tomar este experimento casero lo hacemos un poco más pr
ofesional y tomamos un electrodo de cobre sumergido en una disolución apropiada (como sulfato de cobre) y el otro de zinc sumergido en sulfato de zinc y ambas soluciones conectadas por un algodón, entonces hemos formado una de las pilas más famosas la pila de Daniell (o sea, mi pila, jejeje). El funcionamiento es el mismo pero si se me permite decirlo así, es más profesional. El zinc del electrolito tiende a disolverse en la solución de sulfato de zinc dejando electrones libres, mientras que el cobre de la disolución tiende a precipitar (es decir salirse de la disolución y depositarse sobre el electrolito) siempre que alguien le proporcione estos electrones. De forma que se crea una diferencia de potencial entre ambos electrolitos ya que el cobre quiere los electrones que el zinc expulsa y por lo tanto se genera una corriente eléctrica.Para saber más:
Yo el funcionamiento de la pila lo estudie hace muchísimo. Gracias por refrescarme la memoria
ResponderEliminarA ver, para hacerlo oficial, señor Deneb Papadopoulos, dos preguntas:
ResponderEliminar1 ¿Cuándo me va a pasar mi foto malvada en El lado oscuro?
2 ¿Cómo funcionan los detectores de metales?
Un saludete, a ver si para la próxima vez en Salamanca encuentro un pato
Buenisimo tu blog... paso demasiado tiempo vagando por la blogosfera y al fin encuentro un lugar productivo jeje...
ResponderEliminarYa me estaba oxidando en todo lo que alguna vez supe de fisica y quimica... gracias por la desenpolvadita
Saluditos,
pues buen blog, sobre todo porque es de ciencia, me pasaré seguido =) no estoy ran mal, me sabia la mayoria de las cosas que pusiste XDDD
ResponderEliminarsalu2
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ResponderEliminaresa mierda de pila es de la historia y no del tal daniel como se dice en esa pinche pagina, hay formas mas faciles de hacer una pila daniel lol
ResponderEliminarLo que pasa a veces por hablar de más, es lo que te ha pasado a ti. Primero, la pila de Daniell, no de Daniel, Daniel soy yo, el comentario posterior es una broma. Lo sieguiente es que en ningún sitio he dicho que ese es el modelo de batería actual, sino que es una pila sencilla de laboratorio de instituto, un experimento simple para observar un comportamiento físico-químico. No estaría de más que antes de criticar leyeses lo que criticas, porque te veo diciendo que el Quijote es un pésimo libro y que eso de los Molinos está muy atrasado porque ahora sirven para obtener electricidad.
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