סוללה היא תא גלווני שאפשר להריץ אחורה: מה מתרוקן כשהיא נפרקת, מה הטעינה עושה, ואיך אלקטרוליזה מפיקה מתכות ומצפה בהן, גרם אחרי גרם.
שלב 1 מתוך 10 · סוללה היא תא
שלב 1 מתוך 10
סוללה היא תא
בסצנה סוללת ליתיום־יון, כמו בטלפון. התקרבות ליונים עומדת על יונים: בצד אחד שכבות של גרפיט, בצד השני תחמוצת מתכת, וביניהן אלקטרוליט שבו נעים יוני ליתיום. כשהסוללה נפרקת, ליתיום בגרפיט מתחמצן ומוסר אלקטרון לתיל, והיון עובר בתוך הסוללה אל התחמוצת. זה תא גלווני: התגובה קורית מעצמה ומניעה זרם.
שלב 2 מתוך 10
טעינה
סוללת ליתיום־יון אפשר לטעון: ספק חיצוני מפעיל מתח גבוה מזה של הסוללה, בכיוון ההפוך, ומכריח את התגובה לרוץ אחורה. זרם קבוע עכשיו על פריקה; נחשו מה יקרה ליונים כשתעברו לטעינה.
שלב 3 מתוך 10
אלקטרוליזה
הרצה של תגובת חמצון־חיזור בכוח, בעזרת זרם חשמלי, נקראת אלקטרוליזה. כך מפיקים מתכות פעילות, כמו נתרן ואלומיניום, שאין חומר כימי שיחזר אותן בקלות. גם באלקטרוליזה החמצון קורה באנודה והחיזור בקתודה, אבל כאן הספק קובע את הקטבים: הקתודה מחוברת לקוטב השלילי.
שלב 4 מתוך 10
כמה מתכת
באלקטרוליזה כל אלקטרון שעובר בתיל מחזר יון אחד, או חלק מיון. לכן כמות החומר שנוצרת פרופורציונית למטען שעבר. המטען בקולון הוא , ומטען של מול אלקטרונים הוא קבוע פאראדיי, . כך מצפים חפצים בנחושת, בכסף או בזהב, בעובי שקובעים מראש.
שלב 5 מתוך 10
לספור מטען
אותו חשבון מתאר גם סוללה. הקיבולת של סוללה נמדדת באמפר־שעה: כמה זמן היא יכולה לספק זרם נתון. עכשיו הסוללה נפרקת בזרם קל.
שלב 6 מתוך 10
זרם מהיר יותר
את הזרם של סוללה מודדים לפי הקיבולת שלה: 1C הוא הזרם שמרוקן אותה בשעה.
שלב 7 מתוך 10
בהדקים
הזרם עובר גם בתוך הסוללה, מאלקטרודה לאלקטרודה, ולסוללה יש התנגדות משלה.
שלב 8 מתוך 10
ההספק שיוצא
כמה אנרגיה בכל שנייה הסוללה מוסרת לנורה, כשהיא נפרקת מהר?
שלב 9 מתוך 10
חום בפנים
בהתקרבות ליונים רואים את היונים נדחקים דרך הסוללה. הדחיפה הזו מחממת אותה.
שלב 10 מתוך 10
כמה היא מלאה
המתח של סוללה במנוחה תלוי בכמה ליתיום נשאר בצד הגרפיט.
הגרסה האינטראקטיבית נטענת…
הגרסה האינטראקטיבית נטענת…
כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.
תרגול · בחרו
כשהטלפון רץ על הסוללה כל היום, מה הסוללה מאבדת?
תרגול · בחרו
כשהטלפון רץ על הסוללה כל היום, מה הסוללה מאבדת?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
הסוללה מתפרקת: יוני ליתיום עוברים בתוכה מהגרפיט אל התחמוצת. מה יקרה ליונים כשתחברו מטען?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
הסוללה מתפרקת: יוני ליתיום עוברים בתוכה מהגרפיט אל התחמוצת. מה יקרה ליונים כשתחברו מטען?
תרגול · בחרו
באלקטרוליזה של נתרן כלורי מותך מעבירים זרם בין שתי אלקטרודות. מה נוצר באלקטרודה השלילית?
תרגול · בחרו
באלקטרוליזה של נתרן כלורי מותך מעבירים זרם בין שתי אלקטרודות. מה נוצר באלקטרודה השלילית?
תרגול · חשבו
מצפים מפתח בנחושת: זרם של 2.0 A עובר בתמיסת במשך 965 s. כמה גרם נחושת מצטברים על המפתח? קבוע פאראדיי , והמסה המולרית של נחושת 63.5 g/mol.
תרגול · חשבו
מצפים מפתח בנחושת: זרם של 2.0 A עובר בתמיסת במשך 965 s. כמה גרם נחושת מצטברים על המפתח? קבוע פאראדיי , והמסה המולרית של נחושת 63.5 g/mol.
תרגול · חשבו
סוללה של טלפון מספקת זרם של 0.5 A במשך שעתיים. כמה מטען עבר במעגל?
תרגול · חשבו
סוללה של טלפון מספקת זרם של 0.5 A במשך שעתיים. כמה מטען עבר במעגל?
תרגול · חשבו
הקיבולת של הסוללה 3 Ah. זרם של 1C פירושו זרם שמרוקן אותה בשעה אחת. הזרם נעול עכשיו על 2C. כמה אמפר זורמים?
תרגול · חשבו
הקיבולת של הסוללה 3 Ah. זרם של 1C פירושו זרם שמרוקן אותה בשעה אחת. הזרם נעול עכשיו על 2C. כמה אמפר זורמים?
תרגול · חשבו
כשלא זורם זרם, הסוללה ב־60% מראה 3.80 V. עכשיו היא מספקת 3 A, וההתנגדות הפנימית שלה 0.05 Ω. איזה מתח מגיע להדקים שלה?
תרגול · חשבו
כשלא זורם זרם, הסוללה ב־60% מראה 3.80 V. עכשיו היא מספקת 3 A, וההתנגדות הפנימית שלה 0.05 Ω. איזה מתח מגיע להדקים שלה?
תרגול · חשבו
זרם נעול על 2C, 6 A. הסוללה מראה 3.80 V בלי זרם, וההתנגדות הפנימית שלה 0.05 Ω. איזה הספק היא מוסרת לנורה?
תרגול · חשבו
זרם נעול על 2C, 6 A. הסוללה מראה 3.80 V בלי זרם, וההתנגדות הפנימית שלה 0.05 Ω. איזה הספק היא מוסרת לנורה?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
בזרם של 1C נשארים בתוך הסוללה 0.45 W של חום. נבאו: כמה חום יישאר בה כשהזרם יוכפל ל־2C?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
בזרם של 1C נשארים בתוך הסוללה 0.45 W של חום. נבאו: כמה חום יישאר בה כשהזרם יוכפל ל־2C?
תרגול · הגיעו למטרה
כשלא זורם זרם, המתח של סוללת ליתיום אומר כמה היא טעונה. הורידו את רמת הטעינה עד שהמתח במנוחה יהיה 3.60 V, ולחצו על בדיקה.
תרגול · הגיעו למטרה
כשלא זורם זרם, המתח של סוללת ליתיום אומר כמה היא טעונה. הורידו את רמת הטעינה עד שהמתח במנוחה יהיה 3.60 V, ולחצו על בדיקה.
השיעור הושלם. עניתם על כל שאלות התרגול בו.
