باتری، انرژیِ شیمیایی در جیب
گوشیِ تلفنِ همراه، ساعتِ مچی، کنترلِ تلویزیون و ماشینِ اسباب‌بازی همه با باتری کار می‌کنند. در هیچ‌کدام از این‌ها چیزی نمی‌سوزد و دودی بیرون نمی‌آید. با این حال، همه‌ی آن‌ها از انرژیِ شیمیاییِ ذخیره‌شده در مواد استفاده می‌کنند. چطور می‌شود انرژیِ مواد را بدونِ آتش به کار گرفت؟
سوزاندن تنها راه نیست
سوزاندن ساده‌ترین راه برای آزاد کردنِ انرژیِ شیمیایی است، اما انرژی را بیشتر به شکلِ گرما می‌دهد و ما فقط بخشی از آن گرما را به کار می‌گیریم. راهِ دیگر این است که انرژیِ شیمیایی را مستقیم به انرژیِ الکتریکی تبدیل کنیم. این کارِ باتری است.
درونِ یک باتری
هر باتری دست‌کم سه بخش دارد:
- دو فلزِ متفاوت یا دو ماده‌ی متفاوت، که به آن‌ها قطبِ مثبت و قطبِ منفی می‌گوییم.
- ماده‌ای میانِ آن‌دو، معمولاً خمیر یا مایعی که ذره‌های باردار را جابه‌جا می‌کند.
وقتی دو قطب را با یک سیم و یک لامپ به هم وصل کنیم، در هر قطب واکنشی شیمیایی رخ می‌دهد و الکترون‌ها از راهِ سیم از یک قطب به قطبِ دیگر می‌روند. همین جریانِ الکترون‌هاست که لامپ را روشن می‌کند. وقتی مواد درونِ باتری مصرف شوند، باتری «تمام» می‌شود. باتریِ قابلِ شارژ، مثلِ باتریِ گوشی، با برقِ شارژر واکنش را برعکس انجام می‌دهد و دوباره انرژیِ شیمیایی ذخیره می‌کند.
حتی میوه‌ها هم می‌توانند باتریِ ضعیفی بسازند: اگر دو فلزِ متفاوت در یک میوه‌ی ترش فرو برده شوند، آبِ اسیدیِ میوه نقشِ ماده‌ی میانی را بازی می‌کند. این باتری‌ها فقط برای روشن کردنِ یک چراغِ بسیار کوچک بس‌اند، اما همان اصلِ باتریِ گوشیِ شما را نشان می‌دهند.
گازی که هل می‌دهد
واکنش‌های شیمیایی راهِ سومی هم برای کار کردن دارند: ساختنِ گاز. وقتی در یک واکنش، گاز در ظرفی بسته ساخته شود، فشارِ گاز بالا می‌رود و می‌تواند درپوش را پرتاب کند یا جسمی را هل دهد. کیسه‌ی هوای خودرو همین‌طور کار می‌کند: در یک لحظه‌ی تصادف، واکنشی بسیار تند مقدارِ زیادی گاز می‌سازد و کیسه را در کم‌تر از یک‌دهم ثانیه پر می‌کند. موشک‌ها هم با گازهای داغی که از واکنش بیرون می‌زنند، به بالا رانده می‌شوند.
در خانه امتحان کنید
- باتری‌های وسایلِ خانه را پیدا کنید: کنترل، ساعت، اسباب‌بازی. (باتریِ گوشی را باز نکنید.)
- روی هر باتری بنویسید چه عددی با واژه‌ی «ولت» یا حرفِ V نوشته شده است.
- کدام‌ها یک‌بارمصرف‌اند و کدام قابلِ شارژ؟
- بپرسید باتری‌های کهنه در شهرتان کجا جمع‌آوری می‌شوند. چرا نباید آن‌ها را در سطلِ زباله انداخت؟
هشدار
باتری را باز نکنید، در آتش نیندازید و دو قطبِ آن را با سکه یا کلید به هم وصل نکنید. باتری‌های کوچکِ دکمه‌ای را دور از دسترسِ بچه‌های کوچک بگذارید؛ قورت دادنِ آن‌ها بسیار خطرناک است.
واژه‌های این درس
- باتری - وسیله‌ای که انرژیِ شیمیایی را مستقیم به انرژیِ الکتریکی تبدیل می‌کند.
- قطبِ مثبت و منفی - دو سرِ باتری که سیم به آن‌ها وصل می‌شود.
- باتریِ قابلِ شارژ - باتری‌ای که با برق، دوباره انرژیِ شیمیایی ذخیره می‌کند.
ایده‌ی اصلی
برای به کار گرفتنِ انرژیِ شیمیایی لازم نیست چیزی را بسوزانیم. در باتری، واکنش‌های شیمیایی انرژیِ شیمیایی را مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، و گازی که در واکنش ساخته می‌شود هم می‌تواند کار انجام دهد.