Processo
Atividade 1. Formem grupos de até 4 alunos e siga corretamente as etapas, para que ocorra tudo certo.
Para fazer essa atividade, vamos precisar de uma chapa de cobre, prego de zinco, palha de aço, fios, voltímetro, limões e alguns aparelhos para testar a pilha. Peça ao professor todos os materiais e sigam as etapas.
1. Limpe bem as duas placas metálicas de cobre e de zinco (prego) com a palha de aço;
2. Conecte os fios elétricos com as garras de jacaré em cada uma das placas de cobre e de zinco. Se você não conseguiu obter os fios elétricos com as garras de jacaré, faça o seguinte: Peque um prego e um martelo e faça um furo em uma extremidade da placa e ligue um fio comum de cobre às placas, passando no local do furo;
3. O fio elétrico deve estar conectado de um lado à placa e do outro ao voltímetro, ou lâmpada ou relógio. É importante que o fio não se encoste ao limão;
4. Pegue o limão e faça dois pequenos cortes na casca, próximos da extremidade da fruta;
5. Espete as placas de metal no limão, tomando o cuidado para não tocá-las na casca, deixando os metais bem imersos no limão. O esquema deve ficar igual a imagem abaixo. Peça ajuda ao professor.
E ai, a pilha gerou alguma corrente?
Vamos agora, testar alguns leds e uma calculadora.
Ligue a pilha de limão aos mesmos, conforme a explicação do professor.
Agora discuta com seus colegas e professor a atividade realizada.
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Atividade 2
No laboratório de ciências, em grupos, realizem a seguinte experiência:
Uma fruta, um par de pregos e um fio de cobre ou arame. É isso que você precisa para acender uma lâmpada.
Veja como fazer uma fruta virar uma pilha. É fácil e divertido.
Material
- Fruta cítrica (por exemplo, limão, lima, laranja, toranja, etc.);
- Um parafuso, fio ou prego de cobre (cerca de 5 cm de comprimento);
- Um parafuso, fio ou prego de zinco (cerca de 5 cm de comprimento, pode ser galvanizado) [se indisponível, use prego de ferro mesmo];
- Um multímetro ou um voltímetro.
Fazer uma Bateria de Frutas
1. Role a fruta sobre uma mesa apertando-a com cuidado. Ela ficará um pouco mais macia. Em vez de usar a mesa, você também pode apertar a fruta com as mãos. Você precisará do suco dentro da fruta, portanto não esprema muito para que o suco não saia.
2. Espete os pregos de zinco e de cobre afastados uns 5 cm um do outro. Cuide para que os pregos não se toquem nem perfurem o outro lado da fruta.
3. Ajuste o multímetro para medir a "voltagem" (ddp). Coloque uma ponteira do multímetro em contato com um dos pregos. Pode fixá-lo com uma fita ou "jacaré".
4. Ao tocar a segunda ponteira no segundo prego, registre o valor mostrado pelo aparelho.
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Questões para investigar
- Frutas cítricas são ácidas. Ácidos ajudam o suco a conduzir eletricidade. Com que outras frutas ou vegetais poderíamos fazer essa experiência?
- Compare a efetividade de diferentes tipos de frutas. O que acontece se você mudar a distância entre os pregos?
- As frutas ácidas sempre funcionam bem? Meça a acidez (pH) do suco de fruta e compare-a com a corrente que passa pelos fios (ou com a intensidade do brilho da lâmpada).
- Se os pregos fossem feitos do mesmo material, que valor o multímetro mostraria? Se usasse uma lâmpada no lugar do multímetro, ela teria acendido?
Após a realização da experiência, elaborem um relatório sobre a atividade. Neste relatório, além dos materiais utilizados e procedimentos, deverão constar as impressões que vocês tiveram sobre o tema, possíveis dificuldades de entendimento e também as conclusões a que chegaram ao observar ao vivo a reação química que as pilhas executam.
Atividade 3
A pilha de Daniell
O que aconteceria se utilizássemos pregos feitos com outros materiais?
Vamos ao Laboratório de Informática, tentar responder a essa questão.
Vamos testar vários materiais acessando o simulador disponível em: https://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/18002/pilha.swf
Simulador "A pilha de Daniel" (tela 1)
Pilha de Daniel (tela 2)
Antes de arrastar os metais para os copos, use a fila de reatividade dos metais para prever qual metal se oxidará (sofrerá corrosão) e qual sofrerá redução (a barra aumenta).
Pilha de Daniel (tela 3)
Desafio:
No caso de escolhermos ferro e cobre para essa experiência, como você descreveria o que está ocorrendo com os átomos? Discuta as ideias com seus colegas de grupo e desenhe-as no caderno para apresentar para a turma.
Atividade 4
Esse experimento (a ser realizado no Laboratório de Ciências da escola) demonstra a montagem de uma pilha composta por eletrodos de cobre e zinco, funcionando através da reação de oxirredução.
Para essa proposta, será preciso organizar os seguintes materiais:
- Algodão.
- Tubo de borracha.
- Dois copos de vidro.
- Dois fios condutores com crocodilos.
- Voltímetro.
- Luvas de látex.
- Óculos.
Você precisará também dos seguintes compostos:
- Água destilada.
- Placa de cobre.
- Placa de zinco.
- Sulfato de cobre.
- Sulfato de zinco.
- Cloreto de sódio.
Antes de iniciar, proteja suas mãos com luvas e seus olhos com óculos.
- Prepare uma solução aquosa de cloreto de sódio para a ponte salina.
- Coloque a solução aquosa de água e sal no tubo de borracha e feche as extremidades com algodão.
- Coloque uma colher de sulfato de cobre no primeiro copo e uma colher de sulfato de zinco no segundo. Misture bem as soluções.
- Utilizando um fio condutor com crocodilos nas extremidades, una o elétrodo de zinco ao fio preto do voltímetro.
- Com o outro fio, una o fio vermelho do voltímetro ao elétrodo de cobre.
- Mergulhe cada uma das extremidades da ponte salina nas soluções de sulfato de zinco e sulfato de cobre.
- Mergulhe o elétrodo de zinco na solução de sulfato de zinco.
- Mergulhe o elétrodo de cobre na solução de sulfato de cobre.
Fonte de informação em áudio como ponto de partida para os grupos:
Os grupos devem procurar outras fontes de informação na Internet, comparando e complementando as informações.
Responda:
Medindo com Voltímetro e fazendo a observação, o que se pode concluir?
Organizados em grupos de trabalho, produzam textos explicativos com ilustrações, abordando questões tais como:
- O que é pilha?
- Onde fica o polo negativo? Por quê?
- Que nome recebe?
- Onde fica o polo positivo? Por quê?
- Que nome recebe?
- Qual o sentido do movimento dos elétrons?
Atividade 5. Pilhas de batata associadas em paralelo
Material
- Uma batata cortada ao meio.
- Duas placas de cobre, com dimensões de 2 cm x 4 cm.
- Duas placas de zinco do mesmo tamanho que as de cobre.
- Quatro pequenos pedaços de fio de cobre 22 com garras jacaré nas pontas.
- Um multímetro.
Em quase todos os aparelhos que usam pilhas, não se usa somente uma célula por vez. Elas geralmente são agrupadas de forma serial, para disponibilizar diferenças de potencial (ddps) mais altas, ou em paralelo, para suprir demandas por correntes mais altas (alimentar aparelhos de maior potência, ou seja, maior consumo de energia). Em um arranjo serial, as ddps se somam. Em um arranjo em paralelo, a ddp permanece a mesma de uma pilha individual, mas o arranjo de pilhas pode suprir uma corrente mais alta e por um tempo longo (comparado com o que pode fornecer uma pilha individual). Na figura 1 temos diagramas que mostram estes 2 arranjos:
Figura 1. Esquema de associação de pilhas em paralelo e em série.
Procedimento
Divida uma batata ao meio e espete firmemente, em cada metade, uma placa de zinco e uma de cobre, deixando-as próximas uma da outra. Pegue quatro pequenos pedaços de fio de cobre 22 (com garras jacaré nas pontas) e prenda cada pedaço a uma das placas. Cada conjunto formado corresponde a uma pilha que oferece uma diferença de potencial (ddp) de 0,7 V entre as placas.
Associe os conjuntos em paralelo. Isso significa ligar o polo positivo de uma pilha ao polo positivo da outra e, em seguida, ligar o polo negativo de uma pilha ao polo negativo da outra, conforme representação na Figura 2.
Figura 2. Pilhas de batata associadas em paralelo.
Cada pilha produz ddp de 0,7V. As 2 pilhas associadas em paralelo formarão um conjunto que também produzirá 0,7V, mas esse mesmo conjunto pode, dependendo da demanda, disponibilizar uma corrente mais alta por um tempo mais longo, em comparação com o que pode fornecer, individualmente, cada pilha.
Utilize um multímetro para observar a medição da diferença de potencial de 0,7V. Em seguida, discutam e proponham, uma maneira de verificar a hipótese de que o conjunto de pilhas associadas em paralelo disponibiliza uma corrente maior e que dura mais tempo.
Questões:
1. Ao realizarmos a medida de diferença de potencial da pilha ligando seus polos ao multímetro, obtivemos um determinado valor. O que aconteceria se a ligação dos polos ao multímetro fosse invertida?
2. Como é feita a associação em paralelo das pilhas de batata?
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