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Pila

Pila: principio di funzionamento

La pila è un dispositivo che trasforma l'energia chimica in energia elettrica.

Essa è costituita essenzialmente da due conduttori di prima classe costituiti da lamine metalliche o di carbone (dette elettrodi) ciascuno dei quali immerso in un conduttore di seconda classe costituito da soluzioni elettrolitiche, sali fusi, solidi a conducibilità ionica, ecc.

Le pile possono essere così schematizzate:

(-) Me1| Soluzione1 || Soluzione2 | Me2 (+)

dove con il simbolo | si indica la superficie di separazione tra il conduttore di prima classe e la rispettiva soluzione, mentre con il simbolo || si indica il ponte salino o il setto poroso. La coppia Me | Soluzione costituisce un semielemento galvanico.

I due semielementi accoppiati costituiscono la cella galvanica detta comunemente pila. In questa simbologia, si scrive prima (e quindi a sinistra) il polo negativo della pila e a destra quello positivo.

Allorchè si colleghino con un conduttore i due poli della pila, viene generata corrente elettrica a causa di una forza elettromotrice (o differenza di potenziale ddp) tra i due poli della pila.

In particolare succede che il materiale che costituisce l'elettrodo di prima classe del polo negativo si ossida e passa in soluzione nell'elettrodo di seconda classe, lasciando cariche negative sull'elettrodo.

Queste, attraverso il circuito esterno, giungono al polo positivo della pila dove provocano la riduzione dello ione positivo presente nell'elettrodo di seconda classe.

Per mantenere l'elettroneutralità dei due poli, le due soluzioni di seconda classe devono essere collegate da un setto poroso.

Un tipico esempio di pila, è la pila Daniell costituita da due elettrodi di rame e zinco immersi in due soluzioni dei loro sali e collegate da un ponte salino.

pila daniell

pila Daniell

Alcune pile sono invece costituite da elettrodi identici immersi in due soluzioni a diversa concentrazione separate da un setto poroso o collegate da un ponte salino. E' il caso delle pile a concentrazione.

Le pile alcaline trovano invece vasta applicazione pratica. Tra queste rivestono particolare importanza le pile a bottone, largamente utilizzate per apparecchi elettronici di piccole dimensioni.

pile a bottone

Pile a bottone

Se invece il conduttore di seconda classe è un solido, la pila corrispondente è detta pila a secco.

Gli accumulatori, meglio noti come batterie al piombo, costituiscono la pila ricaricabile più utilizzata e tuttora insostituibile in molte applicazioni.

Esercizi sulle pile

Li trovi al seguente link: esercizi sulle pile.

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