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神奇的水果灯,为什么不需要电源就能发光发 [复制链接]

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这是一种水果做成的灯,它不需要插电就可以发出明亮的光,这太神奇了。可以说是非常反直觉的一件事,但它切切实实的做到了。这个水果灯是由艺术家卡莱布·查兰制作,用导线、灯泡等将水果连接起来。灯在水果中亮起,显得美轮美奂。

卡莱尔在制作的时候,使用镀锌钉插入水果并隐藏起来,然后用电线把水果和灯泡连接起来,让水果自己给灯泡供电,充当电池。能点亮的原理又是什么?他能否改变我们的生活。

其实水果自发电就是一种原电池,其中的电流来自金属电极和电解液自发进行的氧化还原反应。通常情况下的原电池由两种不同的金属、电解液和电线构成,其中阴极往往是高能金属,由阴极提供电子来形成电流,提供电能。

该效应最早由路易吉·伽伐尼在年发现,使用两种不同的金属接触青蛙腿不同的位置,同时两个金属互相接触的时候,青蛙的腿会颤动,它将这种电流叫做“动物电”。

随后沃尔塔通过实验证明通过盐水浸泡的纸也能拥有同样的效果。在年,沃尔塔发明了最早的伏打电池,由一堆原电池构成,每个原电池由两个不同金属盘和电解质层构成。那究竟为什么,用两块金属加电解质就可以放电呢?

这个问题,在40年之后被法拉第解答了。他首先在化学语言中增加了新的术语:电极、电解质和离子。其中电极就是两端的金属,离子是带正电的粒子,电解质则是带有离子的溶液。

当一条金属锌放入含铜离子的溶液中时,金属锌的表面会聚集深色固体状的沉积物,这些沉积物就是金属铜。反应中,金属锌被氧化成了锌离子,铜离子被还原成了金属铜。在这个过程中,来自金属锌电极的锌离子溶解到溶液中,同时释放电子进入电线;而在金属铜电极那里,铜离子离开溶液,还原到电极上,吸收电线中的电子。整个过程中,电子从金属锌电极流向了金属铜电极,也就形成了电流,有了可利用的电能。

在实际过程中,为了保证不在金属锌电极上沉积铜离子,一般会将两个部分分开,使用半透膜或盐桥连接,每个部分叫半电池。电池的电动势来自半电池的差值,由于电动势取决于电极和电解质,所以化学性能才是电池电动势的本质。

文章开头所说的水果灯就是在这个原理下,成功发电点亮灯泡的。其实还有另一个更常见,也可能是更多人听过的例子,那就是土豆电池。

由于土豆内的汁液和大部分水果的果汁都是酸性溶液,当镀锌钉插入水果内部成为阴极的时候,钉子上的金属锌就会释放电子进入电线同时变成锌离子;铜电极那边因为溶液内没有铜离子,所以进行还原反应的溶液中的氢离子,氢离子得到电子还原成为氢气。然后水果就放电了,点亮灯泡。

这个原理其实早就应用在生活的方方面面,早就极大地改变了我们的生活,我们所使用的一次性的电池其实是一组原电池连接在一起形成的,而充电电池是在一次性电池上发展出来的二次电池,在二次电池的内部反应完成后,可以通过外部充电来逆转这个反应,重新让电池具有电能。

最后,如果有兴趣的话,也可以尝试在家自制水果灯,由于水果的性能,这个过程的电压电流实际是很微小的,基本上是一个很安全的实验,不过当完电池的土豆和水果可不能吃哦。同时由于能量有限,不能长时间工作,而且用水果当电池也太奢侈了,所以如果真要装饰水果灯,还是用外部电源吧!

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