Sidrunielektrijaam

See on alafoorum, kus saab katsete kirjeldamisel kasutada triviaalseid nimetusi (äädikas,
söögisooda jms.)
Vasta
Sõnum
Autor
tauri
Saidi administraator
Postitusi: 453
Liitunud: 06 Sept 2010, 13:50
Haridustase (kraad): Gümnaasiumi loodusteaduste õpetaja

Sidrunielektrijaam

#1 Postitus Postitas tauri » 20 Dets 2011, 13:53

Pilt

Raskusaste:2/5
Komponendid: sidrunid, vaskplekk, tsinkplekk, juhtmed, LED-lambi pirn
Ohutus: vaevalt, et keegi jaksab nii palju sidruneid kokku ühendada, et sellest võiks saada surmava elektrilöögi. Ettevaatlik tasuks olla pigem terava noaga sidruneid pooleks lõigates.

Esimese asjana on vaja külastada toidupoodi ja osta suurem kogus sidruneid. Täpne hulk sõltub sellest, kui suurt voolupinget soovid saada. Meie kasutasime katses ära kuus suurt sidrunit. Järgmiseks vajad kahest erinevast metallist plaate. Sobivad näiteks vaskplekk ja tsinkplekk. Lõika plekist umbes 2 x 8 cm
suurused ribad. Alternatiivina ajavad asja ära ka vastavast materjalist traadijupid või naelad. Selleks, et ühest sidrunist mitu elementi saada, on kasulik sidrun pooleks lõigata ja alustaldrikutele asetada, nagu meie tegime. Oluline on jälgida, et pooleks lõigatud sidrunid omavahel sidrunimahlaga ühenduses pole. Torka noa terava otsaga sidrunikoorde kaks sälku, kuhu saaks pista plekiribad või traadijupid. Sälgud peavad olema teineteisest nii kaugel, et neisse torgatud metallitükid omavahel kokku ei puutuks. Nii moodustuvad metallidest elektroodid. Kui sidrunid on selliselt ette valmistatud, tuleb need omavahel ühendada. Selleks vajad lühikesi juhtmejuppe. Meil olid kasutada sellised, mille otstes mugavaks kinnitamiseks nn krokodillid. Aga juhtmeotsa võib ka niisama ümber metallplaadi mässida või plaadi sisse kinnitamiseks augu teha. Ühenda sidrunitest välja ulatuvad metalliribad jadamisi, st nii, et ühe sidruni vaskpleki küljest läheks juhe järgmise sidruni tsinkpleki külge. Kui nüüd kahe äärmise juhtme vahele väike LED-pirn ühendada, siis peaks see põlema hakkama. Meie saavutasime kuue suure sidruni peale kogupinge pisut üle 11 voldi ehk peaaegu kaks volti sidruni kohta. Pinge sõltub suuresti kasutatud metallidest – mida suurem on nende aktiivsuse vahe (ehk mida kaugemal nad teineteisest Mendelejevi tabelis asuvad), seda suurem pinge. Seetõttu võib vase ja tsingi asemel kasutada ka muid metalle. Sidruni asemel võib kasutada näiteks kartuleid või õunu, ent happeline sidrunimahl on reaktsiooniks eriti sobilik. Keemiliselt näeb asi välja nii, et tsingiaatomid on redutseerijaks, andes elektrone ära:
Zn – 2e- → Zn2+
Seepärast on tsinkelektrood ka negatiivse (–) laenguga. Vase pinnal tarbivad sidrunimahlas olevad vesinikuioonid need vabad elektronid ära:
2H+ + 2e- →H2
ning vaskelektrood on positiivse (+) laenguga. Proovisime sidrunite abil käivitada ka tillukest arvutiventilaatorit, aga see ei õnnestunud. Ilmselt jäi voolutugevusest (amprid) siiski vajaka.

Keemilised vooluallikad
Selline sidrunijõujaam ei ole midagi muud kui keemiline vooluallikas. Neis muudetakse keemilise reaktsiooni käigus vabanev energia vahetult elektrienergiaks. Soojuselektrijaamast on selline lahendus oluliselt tõhusam, kuna energiakaod on kordades väiksemad. Levinuim keemiline vooluallikas on kuivelement ehk rahvakeeli patarei. Selle üheks elektroodiks on silindrikujuline tsinkkest, teiseks söepulbri ja mangaandioksiidi segu, nende vahel on ammooniumkloriidi lahusega immutatud täidis.Teine tuntud keemiline vooluallikas on autoaku. Elektroodideks on seal plii ning pliioksiid, happelise keskkonna moodustab aga üsna kange väävelhappe lahus. Aku erinevus patareist seisneb selles, et akut on võimalik uuesti laadida. Üheks keemilise vooluallika liigiks on ka kütuseelemendid, milles elektrienergia tekib kütuse osküdeerumisel. Kõige levinum on vesinikku kasutav kütuseelement, kus reaktsiooni tulemusel tekib
üksnes puhas vesi. Kuigi kütuseelemente on arendatud juba aastakümneid, on need praegu väga kallid, samuti on vesinik problemaatiline kütus, sest seda
on keeruline transportida ja ladustada.

Inglise keelne video
http://www.youtube.com/watch?v=AY9qcDCFeVI

Allikas:
1.Kaljurand, K, Tulp, I (2009). Sidrunielektrijaam. Tarkade Klubi, nr 26, lk 52-53
2. http://www.thenakedscientists.com/HTML/ ... th-lemons/ (pildi allikas)

Vasta