Guinguette Marais Poitevin

Conceptos clave
Electricidad
Baterías
Reacción electroquímica
Conductor eléctrico

Introducción
¿Imaginas cómo cambiaría tu vida si no existieran las pilas? Si no fuera por esta práctica forma de almacenar energía eléctrica, no podríamos tener todos nuestros dispositivos electrónicos portátiles, como teléfonos, tabletas y ordenadores portátiles. Muchos otros artículos -desde coches a control remoto hasta linternas o audífonos- también necesitarían estar conectados a una toma de corriente para funcionar.

En 1800 Alessandro Volta inventó la primera pila, y los científicos han trabajado duro desde entonces para mejorar los diseños anteriores. Con todo este trabajo invertido en las pilas y toda la frustración que hayas podido tener al lidiar con las que se han agotado, puede que te sorprenda que puedas hacer una fácilmente con materiales domésticos. Prueba esta actividad y puede que cargue tu imaginación

Antecedentes
Las pilas son recipientes que almacenan energía química, que puede convertirse en energía eléctrica -o lo que llamamos electricidad-. Para ello, dependen de una reacción electroquímica. La reacción suele producirse entre dos piezas de metal, llamadas electrodos, y un líquido o pasta, llamado electrolito. Para que una pila funcione bien, los electrodos deben estar formados por dos tipos de materiales diferentes. Esto garantiza que uno reaccione de forma diferente al otro con el electrolito. Esta diferencia es la que genera la electricidad. Conecta los dos electrodos con un material que pueda transportar bien la electricidad (llamado conductor) y las reacciones químicas se disparan; ¡la pila está generando electricidad! Cuando hagas las conexiones, ten en cuenta que a la electricidad le gusta tomar el camino de menor resistencia. Si hay varias formas de ir de un electrodo a otro, la electricidad tomará el camino que le permita fluir con mayor facilidad.

Ahora que conoces lo esencial de una pila, vamos a examinar algunos materiales domésticos. El papel de aluminio es un buen conductor: la electricidad fluye fácilmente a través de él. El cuerpo humano también conduce la electricidad, pero no tan bien como el papel de aluminio. Los electrodos son tan comunes como los centavos de cobre que puedes tener guardados en tu hucha. En cuanto a los electrolitos, se encuentran por toda la cocina; el zumo de limón es sólo un ejemplo. Una simple pila doméstica puede ser más fácil de fabricar de lo que imaginas.

Materiales

• Al menos dos monedas de un céntimo
• Agua
• Unas gotas de jabón lavavajillas
• Tapas de papel
• Papel de aluminio (de al menos nueve por 60 centímetros)

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• Tijeras
• Regla
• Al menos un limón (preferiblemente de piel fina)
• Plato
• Cuchillo (y la ayuda de un adulto al usarlo)
• Al menos dos clips de plástico-clips recubiertos de plástico

Preparación

• Lava los centavos en agua jabonosa, luego enjuágalos y sécalos con una toalla de papel. Esto eliminará cualquier suciedad pegada a ellos.
• Corta con cuidado tres rectángulos de papel de aluminio, cada uno de tres centímetros por 20 centímetros.
• Dobla cada tira en tercios a lo largo para obtener tres tiras de aluminio resistentes de un centímetro por 20 centímetros.
• Nota: En esta actividad harás una batería de muy bajo voltaje. La cantidad de electricidad generada por esta pila casera es segura, e incluso podrás probarla tocando con el dedo y sintiendo la débil corriente. Los voltajes más altos de electricidad, sin embargo, pueden ser muy peligrosos e incluso mortales; no debes experimentar con baterías comerciales o enchufes de pared.

Procedimiento

• Coloca el limón de lado en un plato y haz que un adulto utilice con cuidado el cuchillo para hacer un pequeño corte cerca del centro del limón (alejado de cualquier extremo). Haz el corte de unos dos centímetros de largo y un centímetro de profundidad.
• Haz un segundo corte similar a un centímetro de distancia y paralelo al primer corte.
• Pon un penique en el primer corte hasta que sólo se vea la mitad por encima de la piel del limón. Una parte del céntimo debe estar en contacto con el zumo de limón porque es lo que sirve de electrolito. Este centavo de cobre en contacto con el zumo de limón sirve como primer electrodo. Nota: Si tu limón tiene una piel muy gruesa, es posible que necesites a un adulto para que corte con cuidado un poco de cáscara de limón. Por qué crees que es importante que parte de la moneda esté en contacto con el zumo de limón?
• Desliza una de las tiras de aluminio en el segundo corte hasta que estés seguro de que parte del aluminio está en contacto con el zumo de limón. Puedes adivinar qué parte de una pila es la tira de aluminio que se encuentra dentro del limón? Crees que es importante que el aluminio esté en contacto con el zumo de limón?
• ¡Acabas de hacer una pila! Tiene dos electrodos de diferentes metales y un electrolito que los separa. Crees que esta pila está generando electricidad o todavía le falta algo?
• Tu pila puede generar electricidad pero sólo lo hará cuando los electrodos estén conectados con algo que conduzca la electricidad. Para hacer la conexión, une la segunda tira de aluminio a la parte del penique que sobresale del limón con un clip recubierto de plástico. Asegúrate de que el aluminio toca el céntimo para que la electricidad pueda pasar entre el cobre y el aluminio. Has utilizado una tira de aluminio para crear una conexión; ¿esperas que una tira de plástico funcione también? Sabes por qué no necesitas crear una conexión con el segundo electrodo para esta pila en particular?
• En cuanto las dos tiras de aluminio se toquen, se producirá electricidad en la pila y fluirá a través de las tiras, de un electrodo al otro. Como no puedes ver la electricidad que fluye, puedes intentar sentirla. Mantén las dos tiras separadas aproximadamente un centímetro y toca la punta del dedo sobre ellas. ¿Puede sentir un cosquilleo, creado por una pequeña cantidad de electricidad que va de una tira de aluminio a la otra a través de su cuerpo?
• Para obtener más jugo eléctrico (y una sensación de cosquilleo ligeramente más fuerte), puede construir una segunda pila, idéntica a la primera. Puedes elegir un punto diferente en el limón que acabas de utilizar o utilizar un segundo limón para construir una segunda batería. Ten en cuenta que sólo necesitas una tira de aluminio para construir una segunda pila. Para conectar la segunda a la original encuentra la tira de aluminio de la primera pila que sirve de electrodo. (Tiene su extremo insertado en el limón.) Utiliza un clip recubierto de plástico para unir el otro extremo de esta tira de aluminio al céntimo de la segunda pila. Esto conecta el electrodo de aluminio de la primera pila con el electrodo de cobre de la segunda pila.
• Prueba este conjunto de pilas conectadas de forma similar a como probaste la pila única, poniendo en contacto con la yema del dedo los extremos de las dos tiras de papel de aluminio que sobresalen de tu conjunto de pilas (las que tienen un extremo libre). ¿Sientes que la electricidad funciona? Si pudo sentirla bien la primera vez, ¿es esto diferente? (Nota: Si no puede sentir la sensación de hormigueo, compruebe si cada uno de los electrodos -los peniques y las tiras de aluminio clavadas en el limón- están insertados a suficiente profundidad para que estén en contacto con el zumo de limón; asegúrese de que hay un contacto firme entre el penique y su tira de aluminio adherida; y que las tiras de aluminio no se tocan entre sí. Si todo es correcto, quizá necesites un poco más de electricidad para sentir el cosquilleo. Puede hacer la prueba con otra persona para ver si puede sentir la electricidad o puede optar por añadir una pila de limón más a su juego.)
• Extra: Ahora que puedes detectar si se genera electricidad o no, prueba algunas configuraciones diferentes. Qué ocurre si dejas que las tiras de aluminio se toquen? Qué ocurre si sustituyes una tira de aluminio por una pieza de plástico, un clip metálico desplegado o un palillo?
• Extra: Los científicos llaman a la forma en que conectaste las pilas en esta actividad «conectar pilas en serie». Crees que la forma de conectar dos pilas marca la diferencia en la cantidad de electricidad que sentiste? Pruébalo conectando los dos electrodos de cobre entre sí y uniendo los dos electrodos de aluminio de la misma manera. (Nota: necesitarás una tira extra de aluminio para hacerlo). Los científicos llaman a esto «conectar las pilas en paralelo». Prueba ambas formas de conectar las pilas y compáralas. Sientes alguna diferencia?
• Extra: Prueba diferentes tipos de metales como electrodos para tus pilas. Crees que una pila con dos peniques como electrodos generaría electricidad? Qué tal una pila con un centavo y un níquel? Ten en cuenta que algunas combinaciones podrían generar electricidad, pero la cantidad generada podría estar por debajo de tu capacidad de sentirla. Conectar dos o más de estas pilas podría ayudarte a identificar buenas combinaciones.
• Extra: Has utilizado un limón para proporcionar el electrolito a tu pila. Crees que otras verduras o frutas funcionarían también? Funcionaría una pila de patatas, manzanas o cebollas? Prueba con algunas de la cocina (con permiso, por supuesto). ¿Alguna fruta o verdura en particular supera a las demás? Con lo que has aprendido sobre cómo las baterías generan electricidad, ¿por qué crees que un tipo de producto ha hecho una batería más fuerte?
• Extra: Si tienes a mano un LED (diodo emisor de luz), investiga cuántas pilas de limón se necesitan para encenderlo.

Observaciones y resultados
¿Sentiste el cosquilleo en la yema del dedo?

La pila que acabas de hacer tiene un electrodo de cobre y otro de aluminio separados por el electrolito del jugo de limón. Generará electricidad en cuanto la electricidad tenga un camino para fluir de un electrodo al otro. Has creado este camino utilizando tiras de aluminio, un material que conduce bien la electricidad.

Al conectar tu pila a la yema del dedo, has permitido que la pequeña cantidad de electricidad que genera recorra tu cuerpo. Esta cantidad de electricidad puede crear una sensación de hormigueo en la yema del dedo. Las experiencias variarán de una persona a otra. Algunas personas sólo pueden sentir la señal más grande generada al conectar varias pilas de una manera determinada. Al dejar que las tiras de aluminio se toquen, la electricidad pasa fácilmente de un electrodo a otro, por lo que casi no viaja la electricidad por el cuerpo y la sensación de hormigueo desaparece. El plástico y la madera no conducen bien la electricidad; no se sentirá nada cuando se utilicen estos materiales como conexiones. Los metales, en cambio, conducen bien la electricidad. Las diferentes combinaciones de metales como electrodos influyen en la cantidad de electricidad generada. Sin embargo, utilizar metales idénticos como electrodos no generará electricidad.

En esta actividad has hecho una batería casera de muy bajo voltaje. Pero usar baterías comerciales puede ser peligroso, y nunca experimentes con los enchufes de la pared.

Más para explorar
Baterías, de ExplainThatStuff.
¿Cómo funcionan las baterías? de LiveScience
Una batería que genera dinero, de Science Buddies
Baterías de patata: How to Turn Produce into Veggie Power!, de Science Buddies