Βολταϊκή Στήλη

Η πρώτη πηγή ηλεκτρικού ρεύματος - 1800

 

volta.gif (20217 bytes)Την ίδια εποχή (τέλη 18ου αι.) στο γειτονικό πανεπιστήμιο της Παβία ο Α. Βόλτα (Alessandro Volta) μελετούσε την επίδραση του ηλεκτρισμού στις ανθρώπινες αισθήσεις. Παρακολουθώντας τα πειράματα του συναδέλφου και συμπατριώτη του Λ. Γαλβάνι επέμεινε ιδιαίτερα στη σημασία της ύπαρξης δυο διαφορετικών μετάλλων. Σε ένα από τα πειράματά του έβαλε ένα μεταλλικό κέρμα πάνω στη γλώσσα του και ένα άλλο από διαφορετικό μέταλλο κάτω από τη γλώσσα του. Όταν συνέδεσε τα δυο μέταλλα με συρμάτινο αγωγό αισθάνθηκε μια ιδιαίτερη γεύση. Αρχικά επηρεασμένος από τον Γαλβάνι, υπέθεσε ότι έχει άλλη μια ένδειξη ζωικού ηλεκτρισμού. Αλλά το 1796 ανακάλυψε ότι μπορούσε να δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα αν αντικαθιστούσε τη γλώσσα με χαρτόνι διαποτισμένο με άλμη. Έτσι οδηγήθηκε στο συμπέρασμα ότι ο ηλεκτρισμός παράγεται από την επαφή δυο διαφορετικών μετάλλων με κάποιο υγρό συνδετικό υλικό. Εφαρμόζοντας τις απόψεις του άρχισε να πειραματίζεται φέρνοντας σε επαφή διάφορα μέταλλα και γρήγορα πείσθηκε ότι είχε δίκιο.

Ο Βόλτα ήρθε σε αντιπαράθεση με τον Γαλβάνι που επέμενε στην άποψή του για "ζωικό ηλεκτρισμό". Οι επιστήμονες της εποχής χωρίσθηκαν σε δυο στρατόπεδα. Υποστηρικτής του Γαλβάνι ήταν ο Χούμπολτ (Alexander von Humboldt) στη Γερμανία, ενώ τον Βόλτα υποστήριζαν ο Κουλόμπ (Coulomb) και άλλοι Γάλλοι φυσικοί.

Το 1800, ο Βόλτα κατασκεύασε τη "βολταϊκή στήλη", μια συσκευή που παρήγε συνεχώς ηλεκτρισμό, εφόσον αυτός απαγόταν από τη συσκευή. Έτσι δημιουργούνταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο αποδείχθηκε πολύ πιο χρήσιμο από το ακίνητο φορτίο του στατικού ηλεκτρισμού.

Αρχικά ο Βόλτα χρησιμοποίησε λεκάνες με αλατούχο διάλυμα για να παραγάγει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι λεκάνες συνδέονταν με μεταλλικά τόξα που περνούσαν από τη μία λεκάνη στην άλλη. Το ένα άκρο του μεταλλικού τόξου ήταν από χαλκό και το άλλο από κασσίτερο ή ψευδάργυρο. Αφού κάθε ομάδα όμοιων αντικειμένων αποτελεί μια συστοιχία, η συσκευή του Βόλτα ήταν μια ηλεκτρική συστοιχία ή ηλεκτρική στήλη (κοινώς μπαταρία), η πρώτη που κατασκευάσθηκε ποτέ (Crown of Cups / Couronne des tasses).

voltacups.jpg (3535 bytes)

Σύγχρονη εργαστηριακή κατασκευή για διδακτικούς σκοπούς (κατά το πρότυπο της συσκευής του Βόλτα).

Η βολταϊκή στήλη

Ο Βόλτα έκανε την συσκευή του πιο μικρή και περιόρισε τα υγρά που χρειάζονταν για τη λειτουργία της, χρησιμοποιώντας μικρές κυκλικές πλάκες από χαλκό και ψευδάργυρο και μικρούς δίσκους χαρτονιού που ήταν διαποτισμένοι με αλατούχο διάλυμα Τοποθέτησε διαδοχικά δίσκους (από κάτω προς τα πάνω) χαλκού, ψευδαργύρου, χαρτονιού - χαλκού, ψευδαργύρου, χαρτονιού και ούτω καθεξής. Όταν το πάνω και το κάτω μέρος της συστοιχίας ενώνονταν με ένα σύρμα, παραγόταν ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ανακοίνωση της εφεύρεσης της στήλης του Βόλτα έγινε στις 20/3/1800 με επιστολή προς τον Joseph Banks, πρόεδρο της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου.

Ο Βόλτα επιδεικνύει την συσκευή του στον Ναπολέοντα

Η νέα συσκευή προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον στην επιστημονική κοινότητα της εποχής αλλά και στον υπόλοιπο κόσμο.  Το Νοέμβριο του 1800 προσκαλεσμένος στο Παρίσι, ο Volta, εκτελεί πειράματα με την "εκπληκτική" στήλη του. Επιδεικνύει την εφεύρεσή του στην Ακαδημία των Επιστημών. Ο Ναπολέων τον τιμά με ειδικό μετάλλιο, τον ονομάζει κόμη και συγκλητικό του βασιλείου της Λομβαρδίας και παραγγέλνει να κατασκευαστεί μια μεγάλη συστοιχία (μπαταρία) από 600 στήλες, την οποία προσφέρει στην Ecole Polytechnique (Πoλυτεχνική σχολή) του Παρισιού. Μια ακόμα ισχυρότερη συστοιχία κατασκευάζεται στο Λovδίvο από τη Rοyal Society (Βασιλική Εταιρεία). Οι συνέπειες διαδέχονται η μία την άλλη. Καθώς οι επιστήμονες είναι σε θέση να παράγουν συνεχές ρεύμα, μπορούν να μελετήσουν τη ροή του ηλεκτρισμού. Ο αιώνας του ηλεκτρισμού άρχισε.

Τα εντυπωσιακά αποτελέσματα από την επινόηση του Βόλτα δεν περιορίζονται στο πεδίο του Ηλεκτρισμού. Στην Χημεία τα αποτελέσματα είναι ακόμη πιο άμεσα. Σαράντα μόλις μέρες, μετά την ανακοίνωση της εφεύρεσης της βολταϊκής στήλης και πριν την επίσημη δημοσίευσή της, στις 2/5/1800 οι άγγλοι  W. Nicholson και A. Carlisle με μια δική τους συστοιχία πέτυχαν την ηλεκτρόλυση του νερού

Σύντομα παράγονται ηλεκτρολυτικά νέα χημικά στοιχεία. Ο Cruickshank τον ίδιο χρόνο πετυχαίνει την απόθεση μετάλλων από διαλύματα αλάτων.

davya1.gif (26375 bytes)

Sir Humphry Davy

Το 1803 ο Hisinger και ο Berzelius βρήκαν ότι από την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων παράγονται οξέα, οξυγόνο ή χλώριο στο θετικό πόλο και βάσεις, μέταλλα ή υδρογόνο στον αρνητικό. 
Στις 6 Οκτωβρίου του 1807 ο Άγγλος χημικός Ντέιβι (Humphry Davy) επέτυχε να απομονώσει το κάλιο με ηλεκτρόλυση τήγματος αλάτων του. Λίγες μέρες αργότερα απομόνωσε το νάτριο και τον επόμενο χρόνο (1808) ακολούθησαν οι αλκαλικές γαίες (Ba,Ca, Sr,Mg).

Άλλες εικόνες του Βόλτα 

volta1.jpg (32270 bytes)  Volta2.GIF (14351 bytes)  volta3.gif (27156 bytes)  volta4.gif (7706 bytes)  webdriver2.gif (22270 bytes)

Δυο ακόμη παραλλαγές της βολταϊκής στήλης

Μέσα του 18ου αιώνα
(για χρήση σε εφαρμογές ηλεκτρισμού)
Σύγχρονη 
(για διδακτικούς σκοπούς)

 

 

Υπήρξαν "αρχαίες" μπαταρίες; ] Η "προϊστορία" του ηλεκτρισμού ] Η πρώτη παρατήρηση ηλεκτρισμού χωρίς τριβή (Λ. Γαλβάνι) ] [ Βολταϊκή στήλη ] Ηλεκτροχημική ερμηνεία (Ρίτερ) ] Το στοιχείο Ντάνιελ ] Ο Γκρόουβ και το στοιχείο καυσίμων ] Η πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία (Πλαντέ) ] Το ξηρό στοιχείο Λεκλανσέ ] Αλκαλικές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (Έντισον) ] Προς τη σύγχρονη εποχή ] Μπαταρίες και Υγεία ]