La pila elettrica di Alessandro Volta fu il primo generatore statico di energia elettrica mai realizzato. Inventata nel 1799 è il prototipo della batteria elettrica moderna. L’invenzione fu annunciata da Alessandro Volta in una lettera alla Royal Society di Londra, nel marzo del 1800.
La pila valse a Volta fama e onori internazionali: il 7 novembre 1801 ne illustrò il funzionamento all’Institut de France a Parigi di fronte a Napoleone Bonaparte, che in tale occasione lo insignì di una medaglia d’oro e di un ricco compenso.
Indice
La Pila elettrica
La pila elettrica di Alessandro Volta è costituita da una colonna di più elementi simili sovrapposti, cosiddetti elementi voltaici, consistenti in dischi di zinco alternati a dischi di rame e separati da uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto in acqua salata. Al posto del rame è possibile usare anche l’argento; al posto dello zinco si può usare lo stagno. Collegando gli estremi superiore e inferiore della pila per mezzo di un conduttore elettrico si crea un circuito nel quale passa corrente continua.
Struttura
La pila di Alessandro Volta può essere considerata una colonna di celle galvaniche collegate in serie. Tra i due elettrodi metallici di ciascuna cella si instaura una differenza di potenziale che viene mantenuta costante da forze di natura chimica. Ogni elettrodo infatti tende a rilasciare ioni metallici positivi nella soluzione con la quale è a contatto, assumendo rispetto a essa un potenziale negativo. La differenza di potenziale fra un elettrodo e la soluzione dipende dal tipo di metallo di cui è composto l’elettrodo. Utilizzando ad esempio un disco di zinco e uno di rame come fece Volta, si misura presso lo zinco un potenziale negativo maggiore in valore assoluto rispetto a quello del rame.
Funzionamento della pila elettrica di Alessandro Volta
Collegando i due elettrodi per mezzo di un conduttore si genera un movimento di elettroni dal polo di carica negativa a quello di carica positiva (dallo zinco al rame nel caso precedente) e dunque una corrente elettrica di verso opposto.
Il movimento di elettroni nel circuito esterno della pila, tende a compensare e annullare la differenza di potenziale tra gli elettrodi e la soluzione. La corrente per rimanere costante si deve verificare che il polo negativo venga costantemente rifornito di elettroni sottratti al polo positivo. Questo compito è affidato alla soluzione elettrolitica. Considerando per esempio una soluzione di acido solforico in acqua a contatto con elettrodi di zinco e rame, si osserva che gli ioni negativi derivanti dalla dissociazione dell’acido solforico si dirigono nell’interno della soluzione verso l’elettrodo di zinco. Gli ioni H3O+ dell’acido si dirigono invece verso l’elettrodo di rame al quale tolgono ciascuno un elettrone.
L’energia chimica che si sviluppa durante le reazioni fra i metalli e la soluzione è quella necessaria per consentire il flusso di corrente.
Ogni elemento collegato in serie contribuisce ad aumentare la tensione elettrica fra gli estremi della pila e dunque la sua forza elettromotrice.