Pilhas

Todos nós a conhecemos e a utilizamos no dia –a-dia. Elas estão nas lanternas, rádios, controle remoto de tv, brinquedos , etc. Mas afinal como funcionam as pilhas?

A história das pilhas é antiga , já em 1600 Otto von Guericke inventou a primeira máquina para produzir eletricidade. Galvani na segunda metade do século XVIII, começou a pesquisar a aplicação terapêutica da eletricidade, após dez anos de pesquisa publicou : "Sobre as forças de eletricidade nos movimentos musculares." Onde concluía que os músculos armazenavam eletricidade do mesmo modo que uma jarra de Leiden, e os nervos conduziam esse eletricidade.

Os trabalhos de Galvani influenciaram a volta que após muitos anos de pesquisas desenvolveu um dispositivo formados por prata e zinco ou prata e chumbo ou prata e estanho ou por cobre e estanho. Cada par metálico era separado por um disco de material poroso embebida em uma solução de sal, o disco inferior era sempre de prata e o superior de zinco, essas placas terminais eram ligadas a fios metálicos para conduzir a eletricidade produzida. Davy em 1812 produziu um arco voltaíco usando eletrodos de carvão ligados a uma bateria de muitos elementos. A pilha de Volta foi uma grande invenção, apesar da errônea interpretação que seu autor deu ao seu funcionamento.

Então, como explicaríamos o funcionamento da pilha?

Suponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solução de sulfato de cobre .

O zinco é imerso numa solução de sulfato de cobre, assim como uma barra de cobre. As duas barras encontram-se interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivo forma uma pilha.

As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e de redução.
Se os eletrodos de zinco e cobre forem ligados entre si, por meio de um circuito externo, haverá um escoamento de elétrons através desse circuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em cuja superfície serão recebidos pelos íons Cu+2 (lembra-se da fila de reatividade) .

E esses íons serão reduzidos e os átomos de cobre se depositaram na superfície do eletrodo de cobre (eletrodeposição).
Nesta célula o eletrodo de zinco é denominado ânodo. O ânodo é um eletrodo no qual ocorre a oxidação.

Tensão e espontaneidade.

Diferença de potencial de uma pilha:

O valor da diferença de potencial de uma pilha pode ser obtido por um voltímetro, que deve ser instalado entre os dois eletrodos da pilha, porque cada eletrodo tem um potencial, os elétrons fluem devido a diferença de potenciais de cada eletrodo.

O maior valor de diferença de potencial que se pode obter de uma pilha galvânica é chamado de força eletromotriz que corresponde ao início do funcionamento dessa pilha.

Pela fila de reatividade de metais podemos ver a diferença de potencial, quanto mais distante um metal estiver do outro , maior será a facilidade para fornecer ou receber elétrons e, portanto, maior a diferença de potencial.

Convencionou: se escolher o eletrodo de hidrogênio como tendo potencial zero ( a nível do mar), os potenciais dos outros eletrodos podem ser determinados ligando-se eles ao eletrodo de hidrogênio.

Nesta comparação poderão haver duas ocorrências:

• O eletrodo em estudo fornece elétrons ao eletrodo padrão de hidrogênio - seu potencial será indicado com sinal positivo.


• O eletrodo em estudo recebe elétrons do eletrodo padrão de hidrogênio - seu potencial será indicado com sinal negativo.

Observações:

O metal mais nobre sofre sempre redução.

Ânodo = Nele ocorre a oxidação - pólo negativo da pilha
Cátodo = Nele ocorre a redução - pólo positivo da pilha

A substância que sofre redução, denomina-se agente oxidante
A substância que sofre oxidação, denomina-se agente redutor

Lembrando também, que:
O Ânodo corroe ( sai da lâmina e vai para a solução )
O Cátodo se deposita ( sai da solução e vai para a lâmina )

O que são pilhas recarregáveis?

Uma pilha convencional é descartada quando sua carga acaba ou fica em nível insuficiente de energia (fraca). Com uma pilha recarregável, basta utilizar um aparelho adequado para que sua carga de energia seja restabelecida. Com isso, a pilha pode ser utilizada novamente.

É importante frisar que uma pilha (ou bateria) convencional não pode ser recarregada. Embora haja aparelhos para isso, a composição química desse tipo de pilha não é preparada para recargas. Como conseqüência, pode acontecer vazamentos (e intoxicações oriundas), mal-funcionamento do dispositivo e até explosões!

As pilhas recarregáveis são capazes de receber recarga, porém não de maneira infinita. A validade padrão dessas pilhas depende de seu tipo e do seu bom uso.

Pilhas e baterias: o que fazer depois de usá-las?

Quase todo o lixo produzido na cidade de São Paulo vai para aterros sanitários da Prefeitura. Dessa forma, nem tudo aquilo que é consumido pode ser descartado em lixeiras comuns, sob pena de contaminação do solo e do lençol freático abaixo dele. Muitas das pilhas e baterias que utilizamos em nossos equipamentos eletrônicos contêm metais pesados e produtos químicos que, se liberados na natureza, fazem um mal tremendo à vida, causando desde enfraquecimento ósseo até perda de olfato, visão e audição.

Em julho de 2000 entrou em vigor uma norma do Conselho Nacional do Meio Ambiente que atribui aos fabricantes a responsabilidade sobre o material tóxico que produzem. Assim, o recolhimento e encaminhamento adequado de pilhas e baterias não descartáveis em lixo comum são de responsabilidade da empresa fabricante ou da distribuidora do produto no Brasil, caso o mesmo seja importado.

Se você está em dúvida sobre qual tipo de pilha pode descartar, o primeiro passo é verificar a embalagem: ela informa se aquele produto deve ou não ser jogado fora em lixo comum. Cerca de um terço das pilhas vendidas no Brasil são alcalinas, não contêm metais pesados em sua composição e podem ser descartadas no lixo doméstico.

Pilhas comuns e recarregáveis, por sua vez, têm cádmio, chumbo e mercúrio, substâncias não biodegradáveis que em hipótese alguma devem chegar ao solo ou à água. Portanto, também vale a pena verificar se há presença desses metais na composição do produto antes de simplesmente jogá-lo fora. Quando encaminhadas aos fabricantes, essas pilhas são destinadas à reciclagem ou a aterros industriais especialmente preparados para receber esse tipo de material.

O recolhimento de baterias de telefones celulares já é um procedimento relativamente comum no Brasil. Não há razões para que o mesmo não ocorra com outros tipos de pilhas e baterias. Você pode consultar a lista do postos de recolhimento no site do Ministério do Meio Ambiente.

Dez Maneiras curiosas de economizar eletricidade e preservar a natureza

No mundo em que vivemos, a energia elétrica tem uma importância fundamental, e sem ela tudo seria mais difícil. Mas para aproveitarmos todos os seus benefícios precisamos aprender a usá-la na medida certa.
É possível gastar menos, evitando acidentes e ajudando o País a economizar recursos para a produção de eletricidade.

A seguir, dez maneiras de economizar energia elétrica:

• Iluminação

Aproveite, sempre que possível, a luz do sol, evitando acender lâmpadas de dia. Mas não esqueça de que a iluminação deve ser adequada a cada ambiente, pois tanto a falta como o excesso são prejudiciais aos olhos, por isso não pinte com cores escuras as paredes internas de sua casa, pois elas exigem lâmpadas mais fortes, que ocasionam maior gasto de energia elétrica.

Não use lâmpada muito forte onde não for necessário.
As lâmpadas incandescentes são as que mais consomem energia elétrica: quando for substituí-las dê preferência por outras mais modernas e econômicas.

Observação: Ao trocar uma lâmpada não toque na sua parte metálica para evitar choques.

• Geladeira e freezer

A geladeira facilita muito a vida mas é o eletrodoméstico que mais gasta energia em casa: quase um terço de toda eletricidade que você consome.
A porta da geladeira ou do freezer somente deve ser aberta quando realmente houver necessidade, e você deve retirar de uma só vez, sempre que possível todos os alimentos de que necessita, evitando deixar a porta aberta por tempo maior do que o necessário. Atente para que o seu aparelho esteja protegido dos raios solares e mantido o mais afastado possível do calor do fogão, e que a borracha de vedação esteja em bom estado, a fim de evitar a fuga de ar frio. Os alimentos, quando ainda quentes não devem ser guardados no refrigerador ou no freezer. Faça o degelo sempre que necessário. Não utilize a parte traseira da geladeira para secar panos e roupas.

• Televisão

Não deixe o televisor ligado sem necessidade. Evite o hábito de dormir com o televisor ligado. A televisão pode gastar 10% ou mais de toda energia consumida em sua casa. Na compra de um aparelho novo, dê preferência a um que possua "timer" (temporizador).

Observação: Ao instalar ou reparar antenas de TV, quando houver fios elétricos nas proximidades, tenha cuidado! Se a antena tocar os fios, você corre o risco de ser eletrocutado.
Prefira sempre chamar profissionais especializados para fazer esse serviço.
Nunca mexa no interior do televisor, mesmo que ele esteja desligado, pois uma carga elétrica pode estar acumulada e provocar choques graves.

• Ar-condicionado

Mantenha as portas e janelas fechadas ao usar o aparelho de Ar-condicionado, e limpe os filtros periodicamente, pois filtros sujos impedem a circulação livre do ar, forçando o aparelho a trabalhar mais. Não use o condicionador de ar sem necessidade, isto é, quando a temperatura ambiente for agradável, nem instale o aparelho exposto aos raios solares. E também habitue-se a desligar o condicionador de ar sempre que você se ausentar do ambiente por tempo prolongado.

• Chuveiro elétrico

O chuveiro é um grande consumidor de energia! Ele sozinho chega a gastar 25% do consumo de sua casa.
Não demore muito tempo no banho. Lembre-se de que na posição "verão" o chuveiro gasta 30% menos de energia que na posição "inverno". Não tente reaproveitar uma resistência "queimada", pois isso acarretará aumento de consumo e colocará em risco sua segurança. Limpe periodicamente os orifícios de saída de água do chuveiro.

Observação:
Não mude a chave inverno/verão de seu chuveiro enquanto estiver ligado porque você poderá levar um choque.

• Ferro elétrico

As roupas que requerem temperaturas mais baixas devem ser passadas em primeiro lugar;
use-o na temperatura adequada para cada tipo de tecido.
Espere acumular uma quantidade razoável de roupa e passe tudo de uma só vez. O aquecimento do ferro elétrico várias vezes ao dia provoca um grande desperdício de energia. No caso de ferro elétrico automático, recomenda-se usá-lo na graduação correta de aquecimento para cada tipo de tecido, iniciando-se o trabalho pelas roupas mais pesadas. Nunca esqueça o ferro elétrico ligado, pois, além de desperdiçar energia elétrica, você corre o risco de provocar graves acidentes.

Observação: Desligue o ferro elétrico no interruptor antes de puxar o fio da tomada.

• Máquinas de lavar roupa, de lavar louça e secadoras

A Máquina de lavar roupas é responsável por 5% do consumo de sua residência.
Utilize-as com suas capacidades máximas. Seu funcionamento com poucas peças implica desperdício de energia elétrica e de água. Nos casos das máquinas de lavar roupa e louça, limpe o filtro com freqüência e utilize a quantidade adequada de sabão ou detergente (evitando assim repetir operações da máquina). Leia atentamente o manual do fabricante para tirar o máximo de proveito de seu equipamento.

• Aparelhos elétricos ou eletrônicos ligados á tomada

Aparelhos eletrônicos que trabalham com controle remoto (como TV, aparelho de som, video cassete, etc) ou tem fonte externa (Alguns tipos de impressora, modem externo, recarregador de celular, eliminadores de pilhas em geral, etc), mesmo desligados, estão consumindo energia. É pouco, mas se um aparelho que consome apenas 1W fica sempre ligado(regime 24x7), representará no final de um mês 0,720 KWh (1x24x30). Vários aparelhos neste estado somados, podem dar uma grande diferença na conta mensal. Tire esse aparelhos da tomada, quando não estiver usando.

• Instalações
  

Instalação mal feita ou com defeito gasta muito e é perigosa!
Verifique periodicamente o estado geral da instalação elétrica de sua residência.
Use isoladores para prender os fios.
Não faça instalações com fios de bitolas diferentes.
Use os fios certos, de acordo com os equipamentos existentes.

• Computadores e outros equipamentos

Ative o energy saver, do seu monitor (modo econômico);
Economize energia com o Windows.

É possível fazer com que o micro, depois de determinado tempo de ociosidade, desligue o monitor e o disco rígido, e deixe todo o sistema hibernando até que você movimente o mouse ou pressione alguma tecla. Além do protetor de tela, que evita que uma imagem congelada acabe desgastando o fósforo do seu monitor, o Windows oferece alguns meios para você economizar energia. Clique com o botão direito do mouse sobre a área de trabalho e selecione Propriedades;Selecione a ficha "Proteção de tela" e clique no botão Energia.O próprio Windows sugere alguns "esquemas de energia".

Leitura e controle do consumo de eletricidade:
Aprender como se lê o medidor( relógio de luz) é importante para acompanhar e controlar o consumo de eletricidade de sua casa e até para reclamar de contas erradas.

Siga as orientações para gastar menos e evitar acidentes:

Não ligue vários aparelhos elétricos ao mesmo tempo.

Nunca mexa nos equipamentos elétricos com as mão molhadas ou pisando em lugares úmidos.

Não coloque facas, garfos ou qualquer outro objeto de metal dentro dos aparelhos elétricos ligados.

Para limpar ou consertar eletrodomésticos, desligue-os da tomada.

Quando você for mexer em algum aparelho elétrico ligado, nunca encoste em canos metálicos d´água ou de gás. Como estão em contato com o solo, a corrente elétrica poderá passar através de seu corpo e provocar acidente fatal.

Se ao ligar geladeira, torneiras e chuveiros elétricos você levar um choque, é porque existe problema com o aterramento (fio terra) na instalação. O melhor a fazer nesse caso é chamar logo um eletricista de sua confiança.

Ao comprar aparelhos equipamentos elétricos, verifique nos manuais que os acompanham detalhes sobre o aterramento dos mesmos.

Evite usar extensões ou "benjamim". É uma solução perigosa. Muitos aparelhos ligados numa mesma tomada aquecem demais os fios e podem causar um curto-circuito, além disso, provocam danos à instalação elétrica e gastam mais energia.

Como calcular o consumo de equipamentos elétricos:

Para calcular o consumo de energia elétrica é só você multiplicar a potência do aparelho pelo número de horas que ele é usado no mês.
Exemplo 1: Uma lâmpada de 100W que fica acesa 5 horas por dia durante 30 dias por mês, corresponde a um consumo de:
Consumo = 100W x 5 horas x 30 dias/mês = 15.000Wh/mês ou 15kWh/mês
Exemplo 1: Um chuveiro de 4.000W que é utilizado por uma hora por dia durante 30 dias por mês, corresponde a um consumo de:
Consumo = 4.000W x 1 hora x 30 dias/mês = 120.000Wh/mês ou 120kWh/mês
Nota: para determinar-se o custo do consumo mensal de algum aparelho, basta multiplicar seu consumo mensal em kWh pelo valor cobrado pelo kWh pela sua empresa de energia elétrica, geralmente expresso na fatura mensal.

Condutores e Isolantes

A condutividade elétrica baseia-se no fato de os elétrons da última camada de cada átomo terem facilidade em saltar entre átomos vizinhos (funções de onda comuns). Para entender melhor o que é um semicondutor, é importante ter claro em mente a idéia de condutor e isolante.

Condutores.

O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o cobre possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser facilmente deslocados do mesmo. Ora, consideremos, por exemplo, uma barra de cobre que possui um número extremamente elevado de átomos de cobre e apliquemos uma diferença de potencial entre os extremos desta barra. Os elétrons da camada de valência de todos os átomos facilmente se deslocarão sob a ação do campo elétrico produzido pela diferença de potencial aplicada, originando-se uma corrente elétrica no material. Outros materiais que possuem uma constituição semelhante à do cobre, com um único elétron na camada de valência, são o ouro e a prata, dois outros excelentes condutores de eletricidade.

Isolantes

Obviamente, os materiais isolantes devem corresponder aos materiais que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos seus átomos. Entre os próprios elementos simples, existem vários que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos átomos. Entretanto, verifica-se que se consegue uma resistividade muito maior com substâncias compostas, como é o caso da borracha, mica, teflon, baquelite etc. (é mais ou menos intuitivo que os átomos se combinam, formando estruturas complexas, os elétrons ficam mais fortemente ligados a estas estruturas).

Assim, podemos concluir que isolantes são os materiais que possuem grande dificuldade em ceder ou receber elétrons livres. Tal fato ocorre porque na última camada dos átomos que compõem o material, chamada de camada de valência, os elétrons estão fortemente ligados ao átomo. Condutores são os materiais que possuem muita facilidade em ceder e receber elétrons, pois em sua camada de valência os elétrons têm uma fraca ligação com átomo.