Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila
Johdanto Kuva 1: Pokepallo Olet lähtenyt pelaamaan Pokèmon Go peliä. Päädyit keskelle perunapeltoa etsimään pokemoneja. Eteesi ilmestyi Snorlax! Juuri kun olit heittämässä Pokepalloa, niin puhelimesi sammui! Onko mitään tehtävissä? Kuva 2: Snorlax
Olet paniikissa, mutta onneksi muistat, että sinulla on mukana johtimia! Katselet hätääntyneenä peltoa ja näet jotakin kiiltävää. Menet katsomaan, mikä se on. Ja löydät nauloja! Onneksi opit viime viikolla, kuinka perunasta saa virtaa! Kuva 3: Perunoita pellolla
Työohjeet 1. Tökkää yksi kupari ja yksi sinkkinaula sitruunaan tai perunaan. 2. Kytke johtimet jännitemittariin. 3. Mittaa syntyneen jännitteen suuruus. 4. Kirjaa jännitemittarin lukemat muistiin. Katso video seuraavalta sivulta, miten voit vaikuttaa jännitteen suuruuteen. Kokeile itse! Kuva 4: Jännitemittarin kytkentä Kuva 5: Kupari ja sinkkinaulat tökättyinä
Työohje VIDEO Sarjaankytkentä VIDEO
Sähköopin teoriaa Paristo 1,5 V (kuivapari) Kertakäyttöinen Sähkökemiallinen pari: jännitteen tuottavat kemiallisen reaktion hapetus ja pelkistysreaktiot Negatiivisena kohtiona toimii sinkki, joka hapettuu Positiivisena kohtiona toimii mangaanidioksidi, jossa mangaani pelkistyy Elektrolyyttinä toimii ammoniumkloridi Reaktiot Sinkki Hapettuu Mangaani pelkistyy
Sitruuna ja peruna toimivat kuin paristo! Kuva 6: Kuivapari
Sähkökemiallinen pari Hapetus ja pelkistysreaktioiden johdosta kahden eri metallin välille syntyy jännite elektrolyyttiliuoksessa Suljettu virtapiiri saa aikaan sähkövirran ja metallilevyt yhdistetään johtimella Elekrolyyttiliuos sisältää samoja metalli ioneja kuin metallit Elektronit siirtyvät epäjalommalta metallilta jalommalle metallille Sinkki hapettuu Daniellin pari Kupari pelkistyy Suolasillan avulla pidetään yllä sähkötasapainoa: ionit liikkuvat kupariliuoksesta sinkkiliuokseen
Daniellin pari Kuva 7: Daniellin pari VIDEO
Elektrolyysi Sähkövirran avulla saadaan aikaiseksi kemiallinen reaktio: hapetus pelkistysreaktio Tapahtuu sähköä johtavassa elektrolyyttiliuoksessa Positiivisesti varautuneella sauvalla luovutetaan elektroneja: HAPETTUMINEN Negatiivisesti varautuneella sauvalla otetaan elektroneja vastaan: PELKISTYMINEN Mihin elektolyysiä käytetään? Akkujen lataukseen Alkuaineiden valmistukseen Metallien puhdistukseen ja pinnoittamiseen VIDEO
Lyijyakku Käytetään autoissa 6 levyparia, yhteensä 12 volttia Ladattava jännitelähde Varastoidaan kemiallista energiaa, joka voidaan vapauttaa sähkövirraksi Ongelmajäte Mitä lyijyakun latauksessa tapahtuu? Rikkihappoliuoksessa kaksi levyä Positiivinen levy Hapettuminen Negatiivinen levy Pelkistyminen Elektroneja luovutetaan Elektroneja otetaan vastaan Kun akkua käytetään, tapahtuu vastakkainen reaktio.
Saatko ladattua puhelintasi tarpeeksi napataksesi Snorlaxin? Tutki, kuinka paljon jännitettä puhelimen akku vaatii. Puhelimen akku Yleensä 3,8 volttia Emme siis saa tarpeeksi jännitettä yhdestä sitruunasta tai perunasta. Kuinka monta sitruunaa/perunaa tarvitsemme puhelimen lataamiseen? Tutki itse! Vastaus: Tarvitsemme noin neljä perunaa/sitruunaa.
Lähteet: Sähköopin teoriat on koottu seuraavista oppikirjoista: Havonen, T., Karpin, T., Keinonen, T., Muurinen, M. & Kustannusosakeyhtiö Otava 2008. Toim. Herlevi, M. Hehku Kemia 7 9 (1. 4. painos). Keuruu: Kustannusosakeyhtiö Otava. Kangaskorte, A., Penttilä, A., Pikkarainen, O., Vakkilainen, K. & Sanoma Pro Oy 2012. Toim. Saarenvesi, M. FyKe 7 9 Kemia (1. 4.. painos). Helsinki: Sanoma Pro Oy. Lavonen, J., Pikkarainen, M., Saari, H., Sirviö, J., Viiri, J. & WSOYpro Oy 2010. Toim. Saarenvesi, M. FyKe 7 9 Fysiikka (1. painos). WSOYpro Oy. Videot: Tekijöiden itse kuvaamat videot: https://drive.google.com/open?id=0b1xmgj3oiip6txbfvjnpmgq0x1u https://drive.google.com/open?id=0b1xmgj3oiip6afdkb0kxvflxwmm Daniellin pari video, Opetus.tv, https://opetus.tv/ylakoulu/kemia/metallien kemia/sahkokemia/ Elektrolyysi video, Opetus.tv, https://opetus.tv/ylakoulu/kemia/metallien kemia/elektrolyysi/ Kuvat: Kansikuva: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/st%c3%a4rkekartoffel_amflora_7.jpg (3.10.2016) Kuva 1: https://pixabay.com/fi/pokemon pallo pokemon go videopelit 1530315/ (3.10.2016) Kuva 2 : https://www.flickr.com/photos/135306143@n02/28072894164 (3.10.2016) Kuva 3: https://pixabay.com/fi/perunat vihannekset 1585057/ (3.10.2016) Kuva 4: Tekijöiden itse ottama kuva Kuva 5: Tekijoiden itse ottama kuva Kuva 6: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:zincbattery_(1).png (3.10.2016) Kuva 7: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:daniell_cell.svg (3.10.2016)