📖Рубрика: по следам комикса
📖Рубрика: по следам комикса Электростанция из картошки: правда ли овощ может дать электричество? Наверняка вы хотя бы раз слышали, что из картошки можно сделать батарейку. Звучит как научный фокус: воткнул в клубень два кусочка металла — и получил электричество. Неужели овощ действительно умеет вырабатывать ток? На самом деле — нет. Секрет вовсе не в картошке. Электричество возникает благодаря химической реакции между двумя разными металлами, например медью и цинком. Картофель же играет роль электролита — среды, через которую могут перемещаться заряженные частицы. Внутри клубня много воды, растворённых солей и органических кислот, поэтому он хорошо проводит ионы и позволяет реакции идти. Когда цинк начинает постепенно растворяться, он отдаёт электроны. По проводу они переходят к меди, создавая электрический ток. Именно так работает простейший гальванический элемент — предок современных батареек. По такому же принципу устроены обычные пальчиковые батарейки. Только вместо картофеля внутри находятся специально подобранные химические вещества, которые позволяют получать значительно больше энергии, работать дольше и быть безопасными при хранении. Попробуйте провести эксперимент дома. Возьмите картофель, медную монету или толстую медную проволоку, оцинкованный гвоздь или цинковую пластинку и мультиметр. Вставьте оба металла в картофелину так, чтобы они не соприкасались, и измерьте напряжение. Обычно оно составляет около 0,7–1 вольта. Затем повторите опыт с лимоном и яблоком. И тут возникает интересный вопрос: почему лимон нередко показывает более высокое напряжение? Ответ снова даёт химия. Лимонный сок содержит больше кислот, чем картофель. Более кислая среда облегчает протекание электрохимических реакций и уменьшает внутреннее сопротивление такого «элемента питания». Поэтому кислые фрукты и овощи часто работают немного эффективнее. Правда, напряжение зависит ещё и от площади металлов, их чистоты и даже температуры. А можно ли собрать целое ведро картошки и зарядить телефон? Теоретически — да, если соединить десятки, а то и сотни таких элементов. Практически — почти бессмысленно. Напряжение ещё можно увеличить, соединяя картофелины последовательно, но сила тока останется очень маленькой. Современному смартфону нужны десятки ватт мощности, а одна картофелина выдаёт лишь тысячные доли ватта. Чтобы зарядить телефон, понадобилось бы огромное количество овощей, и большинство из них успели бы испортиться раньше, чем аккумулятор зарядился. Однако этот опыт вовсе не бесполезен. Именно с подобных экспериментов школьники и студенты начинают знакомство с электрохимией по всему миру. В России исследования новых источников тока ведут учёные Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН. Здесь разрабатывают материалы для современных аккумуляторов, изучают процессы переноса зарядов и создают более долговечные и безопасные источники энергии. А специалисты Сколковского института науки и технологий (Сколтех) исследуют аккумуляторы нового поколения, которые в будущем смогут хранить больше энергии и заряжаться значительно быстрее. Так что картошка — это отличный наглядный учебник по электрохимии. Она напоминает, что электричество может рождаться не только на электростанциях, но и в результате обычной химической реакции. И именно этот принцип уже больше двухсот лет лежит в основе самых разных батареек — от часов до электромобилей. ✅Проект ИХР РАН по популяризации науки поддержан Минобрнауки России и Десятилетия науки и технологий.