Guinguette Marais Poitevin

Conceitos-chave
Electricidade
Baterias
Reacção electroquímica
Condutor eléctrico

Introdução
Pode imaginar como a sua vida mudaria se as baterias não existissem? Se não fosse esta forma útil de armazenar energia eléctrica, não poderíamos ter todos os nossos dispositivos electrónicos portáteis, tais como telefones, tablets e computadores portáteis. Tantos outros itens – desde carros de controlo remoto a lanternas e aparelhos auditivos – precisariam também de ser ligados a uma tomada de parede para funcionar.

Em 1800 Alessandro Volta inventou a primeira bateria, e os cientistas têm estado a trabalhar arduamente desde então a melhorar os designs anteriores. Com todo este trabalho colocado em baterias e toda a frustração que possa ter tido ao lidar com as mortas, pode surpreendê-lo que possa facilmente fazer uma com materiais domésticos. Experimente esta actividade e ela poderá apenas carregar a sua imaginação!

p>Fundo
Baterias são recipientes que armazenam energia química, que pode ser convertida em energia eléctrica – ou aquilo a que chamamos electricidade. Dependem de uma reacção electroquímica para o fazer. A reacção ocorre tipicamente entre dois pedaços de metal, chamados eléctrodos, e um líquido ou pasta, chamado electrólito. Para que uma bateria funcione bem, os eléctrodos devem ser constituídos por dois tipos diferentes de materiais. Isto assegura que um reagirá de forma diferente do outro com o electrólito. Esta diferença é o que gera electricidade. Ligue os dois eléctrodos com um material que pode transportar bem a electricidade (chamado condutor) e as reacções químicas inflamam-se; a bateria está a gerar electricidade! Ao fazer as ligações, note que a electricidade gosta de tomar o caminho de menor resistência. Se existem múltiplas formas de passar de um eléctrodo para o outro, a electricidade seguirá o caminho que a deixa fluir mais facilmente.

Agora que conhece o essencial de uma bateria, vamos examinar alguns materiais domésticos. A folha de alumínio é um bom condutor-eléctrico que flui facilmente através dela. O corpo humano também conduz electricidade, mas não tão bem como a folha de alumínio. Os eléctrodos são tão comuns como os cêntimos de cobre que se possam ter escondidos no seu mealheiro. Quanto aos electrólitos, eles encontram-se por toda a cozinha; o sumo de limão é apenas um exemplo. Uma simples bateria doméstica pode ser mais fácil de fazer do que imaginou!

Materiais

• Pelo menos dois cêntimos
• Água
• Umas gotas de sabão para lavar louça
• Toalhas de papel
• Folha de alumínio (pelo menos nove por 60 centímetros)
• Tesoura
• Regra
• Pelo menos um limão (de preferência com uma pele fina)
• Plate
• Knife (e a ajuda de um adulto ao utilizá-lo)

li> Pelo menos dois plásticos-clipes de papel revestido

Preparação

• Lave os seus cêntimos em água com sabão, depois enxaguá-los e secá-los com uma toalha de papel. Isto irá remover qualquer sujidade que lhes fique colada.
• Cortar cuidadosamente três rectângulos de folha de alumínio, cada um três centímetros por 20 centímetros.
• Dobrar cada tira em terços de comprimento para obter três tiras resistentes de um centímetro por 20 centímetros de alumínio.
• Nota: Nesta actividade irá fazer uma bateria de muito baixa voltagem. A quantidade de electricidade gerada por esta bateria caseira é segura, e poderá mesmo testá-la tocando-lhe com o dedo e sentindo a corrente fraca. As tensões mais elevadas de electricidade, no entanto, podem ser muito perigosas e mesmo mortais; não deve experimentar baterias comerciais ou tomadas de parede.

Procedimento

• Colocar o limão no seu lado numa placa e ter um adulto a usar cuidadosamente a faca para fazer um pequeno corte perto do meio do limão (longe de qualquer extremidade). Faça o corte com cerca de dois centímetros de comprimento e um centímetro de profundidade.
• Faça um segundo corte semelhante a cerca de um centímetro de distância e paralelo ao primeiro corte.
• Puxe um cêntimo no primeiro corte até que apenas metade do mesmo se mostre acima da pele do limão. Parte do cêntimo deve estar em contacto com o sumo do limão porque é isso que serve como electrólito. Este cêntimo de cobre em contacto com o sumo de limão serve como o seu primeiro eléctrodo. Nota: Se o seu limão tiver uma pele muito espessa, poderá precisar de um adulto para cortar cuidadosamente alguma casca de limão. Porque acha que é importante que parte do cêntimo esteja em contacto com o sumo de limão?
• Deslize uma das tiras de alumínio no segundo corte até ter a certeza de que parte do alumínio está em contacto com o sumo de limão. Consegue adivinhar que parte de uma pilha é a tira de alumínio que se encontra no interior do limão? Acha importante que o alumínio esteja em contacto com o sumo de limão?
• Acabou de fazer uma bateria! Tem dois eléctrodos feitos de metais diferentes e um electrólito que os separa. Acha que esta bateria está a gerar electricidade ou que ainda falta alguma coisa?
• A sua bateria pode gerar electricidade, mas só o fará quando os eléctrodos estiverem ligados com algo que conduza electricidade. Para fazer uma ligação, prenda a segunda tira de alumínio à parte da moeda que sai do limão com um clipe de papel revestido a plástico. Certifique-se de que o alumínio toca no cêntimo para que a electricidade possa passar entre o cobre e o alumínio. Utilizou uma tira de alumínio para criar uma ligação; esperaria que uma tira de plástico também funcionasse? Sabe porque não precisa de criar uma ligação ao segundo eléctrodo para esta bateria em particular?
• Assim que as duas tiras de alumínio se tocarem, a electricidade será produzida na bateria e fluirá através das tiras, de um eléctrodo para o outro. Como não se consegue ver a electricidade a fluir, pode-se tentar senti-la. Mantenha as duas tiras a cerca de um centímetro de distância e toque com a ponta dos dedos nas mesmas. Consegue sentir um formigueiro, criado por uma pequena quantidade de electricidade que passa de uma tira de alumínio para a outra através do seu corpo?

li>Para mais sumo eléctrico (e uma sensação de formigueiro ligeiramente mais forte), pode construir uma segunda bateria, idêntica à primeira. Pode escolher um ponto diferente no limão que acabou de utilizar ou utilizar um segundo limão para construir uma segunda bateria. Note que só precisa de uma tira de alumínio para construir uma segunda bateria. Para ligar a segunda à original, encontre a tira de alumínio da primeira bateria que serve de eléctrodo. (Tem a sua extremidade inserida no limão.) Utilize um clip de papel revestido a plástico para fixar a outra extremidade desta tira de alumínio ao cêntimo da segunda bateria. Isto liga o eléctrodo de alumínio da primeira bateria ao eléctrodo de cobre da segunda bateria.li>Teste este conjunto de baterias ligadas de forma semelhante à que testou a bateria única, trazendo as extremidades das duas tiras de folha de alumínio que saem do seu conjunto de baterias (as que têm uma extremidade livre) em contacto com a ponta do seu dedo. Consegue sentir a electricidade a funcionar? Se conseguisse senti-la bem da primeira vez, será que isto é diferente? (Nota: Se não conseguir sentir a sensação de formigueiro, verifique se cada eléctrodo-pennies e as tiras de alumínio presas no limão estão inseridas suficientemente fundo para que estejam em contacto com sumo de limão; certifique-se de que existe um contacto firme entre o cêntimo e a sua tira de alumínio presa; e que as tiras de alumínio não estão a tocar umas nas outras. Se tudo estiver correcto, talvez seja necessário um pouco mais de electricidade para sentir formigueiros. Pode testar outra pessoa para ver se consegue sentir a electricidade ou pode optar por adicionar mais uma bateria de limão ao seu conjunto.)

• Extra: Agora que pode detectar se a electricidade é gerada ou não, tente algumas configurações diferentes. O que acontece se deixar tocar as tiras de alumínio? O que acontece se substituir uma tira de alumínio por uma peça de plástico, um clip de papel metálico desdobrado ou um palito?
• Extra: Os cientistas chamam à forma como ligou as suas baterias nesta actividade “ligar baterias em série”. Acha que a forma como liga duas baterias faz a diferença na quantidade de electricidade que sentiu? Experimente ligando os dois eléctrodos de cobre um ao outro e ligando os dois eléctrodos de alumínio da mesma forma. (Nota: Para o fazer, necessitará de uma tira extra de alumínio.) Os cientistas chamam a isto “ligar as baterias em paralelo”. Testar as duas formas de ligar as baterias e comparar. Sente alguma diferença?
• Extra: Experimente diferentes tipos de metais como eléctrodos para as suas baterias. Acha que uma bateria com dois cêntimos como eléctrodos geraria electricidade? E uma bateria com um cêntimo e um níquel? Note que algumas combinações podem gerar electricidade, mas a quantidade gerada pode estar abaixo da sua capacidade de a sentir. Ligar duas ou mais destas baterias pode ajudá-lo a identificar boas combinações.
• Extra: Utilizou um limão para fornecer o electrólito para a sua bateria. Acha que outros vegetais ou frutas também funcionariam? Uma bateria de batata, maçã ou cebola funcionaria? Experimente alguns de perto da cozinha (com permissão, claro). Será que uma fruta ou legume em particular tem melhor desempenho do que os outros? Com o que aprendeu sobre como as pilhas geram electricidade, porque pensa que um tipo de produto fez uma pilha mais forte?
• Extra: Se tiver um LED (díodo emissor de luz) disponível, investigue quantas baterias de limão são necessárias para o acender.

br>Observações e resultados
Sentiu o formigueiro na ponta dos dedos?

p>A bateria que acabou de fabricar tem um eléctrodo de cobre e um eléctrodo de alumínio separados por electrólito de sumo de limão. Irá gerar electricidade assim que a electricidade tiver um caminho para fluir de um eléctrodo para o outro. Criou este caminho utilizando tiras de alumínio, um material que conduz bem a electricidade.

Ao ligar a sua bateria à ponta dos seus dedos, permitiu que a pequena quantidade de electricidade que gera passasse pelo seu corpo. Esta quantidade de electricidade pode criar uma sensação de formigueiro na ponta de um dedo. As experiências serão diferentes de pessoa para pessoa. Algumas pessoas poderão apenas sentir o maior sinal gerado pela ligação de várias baterias de uma determinada forma. Deixar tocar as tiras de alumínio proporciona uma forma muito fácil de a electricidade passar de um eléctrodo para o outro, pelo que quase nenhuma electricidade percorrerá o seu corpo e a sensação de formigueiro desaparece. O plástico e a madeira não conduzem bem a electricidade; nenhuma será sentida ao utilizar estes materiais como ligações. Os metais, por outro lado, conduzem bem a electricidade. Diferentes combinações de metais como eléctrodos irão influenciar a quantidade de electricidade gerada. A utilização de metais idênticos como eléctrodos não produzirá electricidade, no entanto.

Nesta actividade fez uma bateria caseira de muito baixa voltagem. Mas usar baterias comerciais pode ser perigoso – e nunca experimentar com tomadas de parede!

p>Mais para explorar
Baterias, de Explain ThatStuff!
Como funcionam as baterias?, de LiveScience
Uma bateria que faz cêntimos, de Science Buddies
Baterias de Baterias de Batatas: How to Turn Produce into Veggie Power!, from Science Buddies