Условие задачи. На одном из свинцовых аккумуляторов школы имеется надпись, сделанная на заводе: „Максимальный ток разряжения – 4 ампера“.

Когда мы измерили внутреннее сопротивление аккумулятора, то оно оказалось равным 0,12 ома. Учитывая, что свинцовый аккумулятор имеет ЭДС, равную 2 в, получаем, согласно закону Ома (при замыкании полюсов аккумулятора проводом, имеющим очень малое сопротивление), максимальный ток, равный 15–17 а.

Почему же завод указывает на максимальный ток разряжения всего 4 а?

Решение и пояснения

100. (10-й кл.) „Максимальный ток разряжения“ не определяет наибольшей силы тока, которую может дать аккумулятор при коротком замыкании. Он определяет то предельное значение тока, которое допустимо для нормальной работы аккумулятора, т. е. для такой работы, при которой не возникает разрушения его пластин и, главное, нежелательных электрохимических изменений в пластинах. Это особенно относится к свинцовым аккумуляторам. При длительных перегрузках в свинцовых аккумуляторах возникает сульфатация пластин, в результате чего аккумулятор выходит из строя.

Угольный аккумулятор.

Установка. Два пористых угля, вынутых, например, из отработавших элементов с воздушной деполяризацией („ВД“ или „МВД“), предварительно сильно проваренных в чистой воде и промытых (см. в решении). Банка с раствором NaCl. Банка имеет деревянную или толстую картонную крышку с двумя отверстиями. В эти отверстия вкладываются угли. Батарея аккумуляторов или элементов на 6 в. Миллиамперметр. Выключатель. Соединительные провода.

Условие задачи. На уроке физики вам показывали модель свинцового аккумулятора: две свинцовые пластинки, опущенные в раствор серной кислоты. Такая система не давала электрического тока. Но стоило ее включить в цепь постоянного электрического тока всего на 5–10 мин., и после этого аккумулятор превращался в источник тока.

Перед вами выставлена модель иного аккумулятора: две угольные пластины, опущенные в раствор соли (NaСl). Эта система также не дает электрического тока. Проверьте это, составив цепь из последовательно соединенных: угольного аккумулятора, миллиамперметра и выключателя.

Отключите теперь угольный аккумулятор и присоедините его к батарее, состоящей из четырех гальванических элементов. Через четверть часа отключите угольный аккумулятор от батареи и вновь включите его в цепь, собранную вами, последовательно с миллиамперметром и выключателем. Замкните цепь выключателем. Миллиамперметр покажет наличие в цепи электрического тока.

Вспомните, какие вещества выделяются при электролизе раствора хлористого натрия и скажите свои соображения о тех причинах, вследствие которых система, состоящая из двух угольных пластин, опущенных в раствор соли, превратилась в гальванический элемент.

Дополнения. 1. Чем насыщается при зарядке угольного аккумулятора тот уголь, который присоединен к положительному полюсу батареи?

2. Чем насыщается при зарядке тот уголь, который присоединен к отрицательному полюсу?

3. Зарядите угольный аккумулятор, держа его под током в течение часа. Затем выньте из него уголь, соединенный с отрицательным полюсом батареи. Разомкните цепь и вставьте вместо вынутого угля пластинку цинка. Измерьте ЭДС этого элемента с помощью вольтметра. Сравните ее с ЭДС одного из обычных гальванических элементов. Что представляет собой полученный прибор?

4. Включите в построенный вами элемент лампочку от карманного фонаря. Проследите в течение 5–10 мин. за ее накалом. Он практически не изменяется. Что же выполняет роль деполяризатора в этом элементе?

5. Какой основной недостаток построенного вами элемента?

Решение и пояснения

101. (10-й кл.) Угольный анод насыщается хлором, который является прекрасным деполяризатором. Угольный катод окружается раствором натровой щелочи. В итоге электроды оказались физически разнородными. Химическая реакция возникает в результате взаимодействия щелочи и хлора. Она приводит к восстановлению молекул хлористого натрия.

Дополнения (1 и 2 даются вместе с задачей, остальные после решения задачи). 1. Хлором.

2. Раствором щелочи.

3. Очень хороший элемент.

4. Хлор.

5. Недолговечность, так как количество деполяризатора при данной конструкции очень невелико.

Если задача предлагается на уроке, то в начале его угольный аккумулятор включается в цепь элементов или аккумуляторов. Его зарядка проверяется не через „четверть часа“, как указано в задаче, а в конце урока. Это значительно меньше нарушает изложение материала урока. Вместо специальных углей, указанных в задаче, можно применить любые – от этого только значительно понизится емкость угольного аккумулятора, т. е. амперчасы.