第496章 化学能电池
因为盐水的实验过程,整体是安全的,故此,后面进行实验时,王伦就把早已按捺不住兴奋情绪的杏儿等小人儿给放了下来,让随行的王小翠老师和枣儿等人领着她们,就近的观察。
在接下来的浓盐水实验中,因为电解反应的光晕更盛、气泡更密集,嗯,对于杏儿她们来说,就是更加新奇漂亮。
为了让小妹妹们多看一会,扈三娘体贴的把最漂亮的环节,给延长了实验时间,惹得杏儿等人一阵阵的惊呼。
旁观的王伦想起来,前次虽然定义了阳电阴电,甚至也定义了正负极的概念,却没有进一步的给发电机的两个蓄电瓶内极进行正负极的定性。
于是跟乔道清低声的商议了一下,最后决定,乔道清后续将会利用静电感应实验的原理,将发电机的电极导出来的电荷,与悬挂铜球之间进行静电感应,吸引正电荷也就是阳电的,自然就是负极了。
等到这个电极定义的实验方案设计出来之后,扈三娘终于将浓盐水的电解实验给完成了。
虽然说探险小分队意犹未尽,不过,现在出发,从这里赶到行政广场,也差不多到了下午上课的时间了。
杏儿几个也只能牵着枣儿姐姐们的手,乖乖的跟王伦,还有三娘姐姐、金莲姐姐等人挥手告别,一步三回头的,跟着王小翠老师回学堂去了。
接下来,王伦有意的提出了先用了砂糖水进行了一次实验。
本来还抱有极大期待的众人,于是就被泼了一盆凉水,砂糖水就跟蒸馏水一样,根本没有任何电解反应出现。
由此,得出一个结论,蔗糖,也就是白砂糖,不是电解质,或者是目前不可测的弱电解质。
接下来,就要开始进行酸碱液的实验了,已经明确知道酸碱液对于金属的影响,要强于盐水,大家自然又兴致勃勃起来。
“三娘子,我也想操作一下,能不能让我接下来做一下实验啊”,就在扈三娘正准备开始对石灰水进行导电实验时,一直默默做着助手的苑石榴突然提出了要求。
“呃,好啊,石榴姐,那接下来几个实验,就让你来操作吧,我来做你的助手”,扈三娘也没有多想,直接就答应了下来。
王伦、乔道清和武植潘金莲四人一愣,交换了一下眼神,暗暗点头,几人的心思都比较细腻,很容易就想到为什么苑石榴会突然提出这个要求,嗯,只有郑天寿这个吃瓜群众没有发现其中的缘由。
无非是担心酸碱液万一出现溅射,对扈三娘不利,故此,苑石榴才会提出换人操作的要求,却又并不明说,否则扈三娘可不会答应换人。
“嗯,石榴,你等一会”,
王伦喊住了苑石榴,然后看向武植,正要开口询问,潘金莲开口提议道:
“酸碱试验有一定的危险性,我们生化研究所已经用胶皮和玻璃片制备了两套防护面具,石榴姐,我去给你取一套过来,你戴上之后再实验吧”。
“好啊好啊,金莲姐姐你这个办法好”,扈三娘还是没有反应过来,只是替苑石榴答应了下来。
等到苑石榴把口罩、手套和防护面具都戴好之后,酸碱液的导电实验重新启动了。
不出所料,不论是石灰水、草木灰水和纯碱水这种碱液,还是醋酸这种酸液,在导电过程中,光电和液面漩涡现象,以及气泡和浑浊物的电解反应,都远超井水和湖水。
而高浓度的草木灰水、纯碱水和醋酸,反应的强度,比之浓盐水,又更甚了一筹。
实验期间,长顺也取了一根锌片返回了研究所。
基于之前的实验结果,这次利用铜锌两极重新进行的实验,就只选择了浓盐水、浓草木灰水和浓醋酸这三种代表性溶液。
并且,分别把锌片连接上王伦认知中的正负极,一共进行了6轮实验。
实验结果就是:
如果将锌片置于负极,那么,在锌片周围产生的气泡和浑浊物,远超铜丝负极,而正极的铜丝几乎没有反应。
如果将锌片置于正极,那么,负极的铜丝上仍然有少量的气泡,但是浑浊物则出现在锌片周围。
而且,经过几轮实验之后,铜丝基本上还是一擦拭就光亮如前,但是锌片却已经坑坑洼洼的,颜色也变得灰暗起来。
趁着扈三娘、苑石榴等人整理实验资料,王伦和乔道清赶紧搬出了之前用来实验静电感应的铜球木架,以及胶棒碎皮等,进行了一次正负极的定性测试。
还好,梁山学堂才刚刚正式运行,这些实验设备还没有搬过去,这不就利用上了吗。
测试的结果也不出王伦所料,产生气泡的那一边,正是负极。
拿到所有的实验结果之后,几个人就开始了现场讨论。
讨论的结果就是,初步确定了水就是一种化合物,而负极产生的气泡就属于水被电解之后的产物。
按照得出这一结论的武植所说,就是:
“所有的溶液之中,溶质分别有食盐、草木灰结晶、纯碱、熟石灰还有醋酸,所有的溶质都分解出类似气泡的可能性,虽然说不是没有,但也应该极低,那么,这种附着在负极上的气泡,更大可能是来自作为溶剂的水。
而电解反应时产生的浑浊物,既然与正负极无关,那么就只能是电解反应时分解的某种物质,与铜或者锌产生的化学反应有关了,故此,即使将锌片放到了正极,这种物质也就随之出现在正极。
这其中就是因为锌片比铜更容易与那种物质产生化学反应”。
虽然还没有明确水的化学成分,但是这已经是一次重大突破了。
眼看着今天的实验就要全部结束了,思索良久的乔道清终于推出了一个猜想,这也让王伦松了口气,否则就得由他自己来提出了。
“先生,从今天的实验可以看出来,有了电流的影响,电解质溶液产生了电解反应,也就是说,在这个过程中,没有其它能量干预下,电能转化为了化学能,导致一系列复杂的化学反应”,
乔道清不确定的猜想道:
“虽然,其中有物质的变化,不过这也是化学能或者化学反应的形式。
而我们判断,电能可以转化为磁能,磁能又能转化为电能。
那么,有没有一种可能,化学能,也能转化为电能呢”。
“诶,乔道长,你这么一说,还真有可能性呢”,武植也帮腔道:“我们知道化学能可以转化为热能,热能又能辅助化学变化,这其中应该有着能量守恒”。
“没错,我就是这么想的,现在我们知道电解质溶液,通电出现电解反应,那么,我们利用电解质溶液的化学反应,是不是可以同样反推出电能来呢”,
乔道清说到这里,语气已经不是不确定了,而是一种肯定语气。
王伦强行按捺住自己仰天大笑的冲动,连忙敲定下来:“乔道长,你的推论很有道理,电解质、电解反应,反推亦然。既然如此,我们何不马上就实验一下呢”。
“怎么实验呢”,扈三娘有点疑惑道。
“我们假设,刚才的这些化学反应,能够逆向产生电能,那么,直接将两极之间用铜丝连接起来,中间再接入电流表,就像我们以前进行电流检测一样”,
乔道清目光扫过实验桌,尤其是最后那次实验,烧杯的浓醋酸,还有放在烧杯旁的锌片和铜丝,思路越发清晰:
“而如果要想实验成功性更高,那么,我们利用最容易产生化学反应的组合,比如锌、铜和醋酸。
如果这都无法产生电流,那么就证明我之前的猜想是有问题的”。
“那还等什么,长顺,你来帮我”,扈三娘一下子兴奋了,这可是一个全新的领域了,立马展现了她的雷厉风行。
方案设计出来之后,操作就简单了。
只需要从静电发电机上拆下铜丝,将放入醋酸的锌片、电流表和另外一根要放进醋酸中的铜丝连接起来,形成一个闭路就可以了。
然后,众人就傻眼了。
“这,这,也太不可思议了”,乔道清作为方案的设计者,都无法接受这个现实:
“这电流表的指针,不仅提示电流远远超出了静电发电机,而且,指针居然一直指向最大角度,并没有来回波动”。
“我明白了”,还是扈三娘接受新事物快:
“之前,静电发电机是要在旋转时收集静电电荷,收集好一次,放电一次,是大哥说的脉冲电流,所以电流表指针才会来回变动。
而现在,烧杯里面的醋酸一直在跟锌片和铜丝进行着化学反应,你看,这次是铜丝上附着了气泡,锌片则明显被侵蚀的更厉害了。
因为醋酸电解质溶液一直不停在进行着化学反应,所以,化学能就一直不停的转化为电能了”。
“我们成功了”,长顺则高兴的叫了起来:“原来,只需要利用电解质溶液、锌片和铜,就能直接转化成电能啊,这可比那个静电发电机还要方便了。哼,我的胳膊都要断了”。
说到后面,长顺白了自家郎君一眼,一脸的嫌弃。
“没有那么简单,这其中牵涉到的材料,可不是随随便便就能获得的”,乔道清隐隐有了一个猜测,这一切的过程中,先生似乎都没有全程参与,但是,却又处处都有着先生的影子。
比如,醋酸等电解质溶液,又比如,金属锌。
不过,乔道清很明智的把这个念头忽略掉了,不管是不是先生的有意引导,至少,这其中的每一步,都有着自己还有公社伙伴们真真切切的付出,而且,所有的理论推进,也都是基于自己这些人的思考。
这些,总是真实的吧。
王伦并不知道乔道清心里闪过的念头,而是兴高采烈地、趁热打铁道:
“既然已经证实了通过电解质溶液的化学反应,能够产生电能。
嗯,电解质溶液需要装在一个容器里面,就像是一潭池水,里面包含的不仅是溶液,也是一池的电荷。
我们何不就把这种可以产电的装置,称为:
【化学能电池】”。
“好,先生,您总是能够给出一个最恰当的名称来”,乔道清自然赞同这个简洁明了的命名了。
“现在,我们只是一个最简陋的验证实验,接下来,怎么进行优化,怎么让这种化学能电池能够派上用处,就需要乔道长你们电磁研究所进一步研究了”,
王伦又补充了一些建议:
“比如,如何增加电池的电流容量,是更换电解质溶液、两个电极,还是将多个电池连接起来。
又比如,利用这种稳定的电流,重新把之前的实验再做一遍,看看有没有不同的地方。
还有,武兄的化学研究,也可以利用这种稳定的电池,通过电解反应,来进一步研究,发现新的现象、新的物质”。
“相信,有了这种化学能电池,对于我们今后的科学研究,肯定有着不可替代的关键作用”,王伦最后定下了基调。