Le pile sono dei generatori elettrici che utilizzano reazioni chimiche per ottenere energia elettrica.
Una pila è formata da due elementi metallici, per esempio di rame e zinco (detti elettrodi), immersi in una soluzione chimica (detta elettrolito), per esempio acqua e acido solforico.
Per effetto elettrochimico , tra i due elettrodi si stabilisce una tensione elettrica, in quanto, si verifica un passaggio di elettroni tra lo zinco e il rame, per cui il rame assume carica negativa e lo zinco assume carica positiva. Se tra i due elettrodi si pone un filo conduttore, in esso inizia a scorrere una corrente elettrica. Questa corrente si mantiene nel tempo grazie alle reazioni chimiche che avvengono tra i metalli degli elettrodi e l’elettrolito, gli elettrodi sono continuamente riforniti di cariche.
Le reazioni consumano le sostanze nella pila, l’elettrodo negativo cede in genere ioni metallici positivi alla soluzione e si corrode. Ad un certo punto le reazioni chimiche, e la corrente generata, cessano. La pila è scarica.
La tensione generata da una pila è compresa tra 1 e 2 volt; quando occorrono tensioni superiori si ricorre alle batterie di pile collegate in serie.
Le pile reversibili, cioè che una volta scaricate si possono caricare sono dette batterie.
La pila a secco
La pila a secco, anche detta pila Leclanchè oppure pila zinco-carbone. E’ costituita da un contenitore cilindrico di zinco (elettrodo negativi) e da un nucleo centrale di carbone (elettrodo positivo) circondato da una pasta di manganese e grafite . L’elettrolito che nelle pile precedenti era una soluzione liquida, in queste pile è una soluzione concentrata di cloruro di ammonio e cloruro di zinco inglobati in un materiale inerte.
Il contenitore di zinco spesso è rivestito da un lamierino, per impedire ogni fuoriuscita di liquido, quando lo zinco si sia corroso.
Un altro tipo di pila, che ormai è più diffusa, è la pila alcalina che utilizza come elettrolito un metallo alcalino, di solito idrossido di potassio; a parità di dimensioni ha una capacità circa doppia, ma è anche più costosa.
La batteria
La batteria quindi è un accumulatore. Gli elettrodi sono uno di piombo e l’altro di ossido di piombo, mentre l’elettrolito è acido solforico diluito. Durante la carica della batteria , gli ioni positivi si depositano sul catodo, mentre sull’anodo si depositano gli ioni negativi. Quando l’accumulatore viene collegato al circuito esterno, restituisce l’energia che aveva accumulato con lo spostamento degli ioni, i quali ritornano al punto di partenza generando una corrente elettrica di senso inverso.
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