知識點:電池的正負電極之間存在電勢差。鋅錳電池中,正極的標準電極電勢為+0.7710V,負極為-0.7628V,差值為(+0.7710)-(-0.7628)=1.5338V,也就是我們電池上標的電壓。
在現(xiàn)實生活中,我們離不開有各種各樣的電池,如:手機電池、手電筒電池等。不過最常用的是那種小棍子似的干電池,干電池有大有小,還有各種品牌,但無論什么樣的干電池,電壓大部分都是1.5V,這是為什么呢?
這和電池里面的那些東西有關(guān)。我們常用的電池又叫做鋅錳干電池,如果你縱向剖開一節(jié)干電池,你就會發(fā)現(xiàn)它的中間是一根烏漆墨黑的小圓柱體,這是一根充當正極的石墨棒,石墨棒外面有很多MnO2和炭黑組成的混合物,此外,還有一堆黏糊糊的東西,它們是NH4Cl,最外層是由鋅制成的筒子,充當著負極的角色,在鋅筒和NH4Cl之間還隔著多孔紙作為隔離層。
干電池在工作的時候,負極的鋅失去電子,電子沿著電路中的導線一路抵達正極,也就是碳棒處,碳棒再把電子傳遞給NH4Cl,NH4+獲得電子后變成NH3和H2。這里可能有人要提出疑問,不對啊,電流不都應(yīng)該是從正極流向負極么,怎么這里的電子是從負極往正極跑?因為我們規(guī)定,電流的方向是正電荷流動的方向,而電子帶負電,所以電子是按照電流的反方向運動的。
而電池的電壓正是由正負極的化學反應(yīng)確定的,從物理化學(物理化學是一門專門的學科,它就叫“物理化學”而不是“物理和化學”)中我們可以知道,電池的正負極都有各自的標準電極電勢,而電壓正是這兩個標準電極電勢的差值。你可以把標準電極電勢理解為兩個高度不同的臺階,臺階高度的差值就是電壓,鋅錳電池中,正極的標準電極電勢為+0.7710V,負極為-0.7628V,差值為(+0.7710)-(-0.7628)=1.5338V,也就是我們電池上標的電壓。
由此我們可以看出,一個電池的電壓不是由它的外形和品牌決定的,而取決于它里面的化學物質(zhì),因為我們常用的電池都是鋅錳電池,所以電壓都是1.5V,而其它種類的電池,比如鉛蓄電池,因為反應(yīng)物質(zhì)不同,它的電壓就是2V。
最后特別說一句,如果你想拆開你家的電池研究它的內(nèi)部結(jié)構(gòu),請務(wù)必在專業(yè)人員的陪同下操作,千萬不可以自己動手,以防有毒物質(zhì)泄露。
作者:單少杰
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