Relazione di laboratorio (accumulatore), Chimica fisica

Leonardo Calabresi relazione accumulatore 20/02/2013

Relazione esperienza di laboratorio

Capacità di un accumulatore

Corso: Laboratorio di chimica fisica 1

CCL: Chimica

Docente: Prof.ssa Anita Scipioni

Esperienza: n°1

Scopo dell’esperienza

Determinare la capacità di un piccolo accumulatore del tipo NiMH scaricandolo tramite delle resistenze poste in un circuito; un computer rileva l'andamento della corrente, della ddp e della temperatura durante la scarica.

Materiali e strumentazione

• Accumulatore NiMH da 3.6 V (3 da 1.2 V in serie)
• Resistenze in serie per la scarica (resistenze di carico)
• Potenziometro per shunt da 2KΩ
• Termoresistenza (da collegare al computer)
• Computer con interfaccia per la rilevazione e l'archivio dei dati
• Cavi di rame per cablaggio circuito

Principio del metodo

Lo scopo dell’esperienza è quello di determinare la capacità dell’accumulatore in uso; generalmente la capacità viene espressa secondo la relazione:

c = znF

Dove F è la costante di Faraday, n il numero di moli di sostanza che prendono parte al processo e z il numero di elettroni per mole di sostanza.

Quando non è possibile misurare o determinare direttamente le moli dei reagenti e prodotti che costituiscono l’accumulatore, si ricorre ad un metodo più pratico che comporta la scarica dello stesso per mezzo di opportune resistenze. Quando la batteria è posta e collegata al circuito, una corrente fluisce all’interno dei cavi dello stesso; tale corrente, insieme ai valori di temperatura e ddp viene archiviata per l’elaborazione dei dati.

Durante la scarica, la ddp dell’accumulatore gradualmente diminuisce esponenzialmente; quindi, per la legge di Ohm: V = R*i. Se la resistenza del circuito è approssimativamente costante, anche la corrente (i) deve diminuire con andamento esponenziale.

Per determinare la capacità basta semplicemente integrare la funzione che indica l’andamento della corrente totale che fluisce nel circuito rispetto al tempo di scarica (t):

∫₀^t c= i dt

Il valore ottenuto esprime la capacità dell’accumulatore in Coulomb; semplicemente si può passare a mAh.

Elaborazione dati

Dato che l’interfaccia del computer non sopporta correnti superiori a 25 mA, occorre collegare un circuito di shunt (un potenziometro) che permette di rendere apprezzabile la misura effettuata. Nel circuito in questione, il rilevatore di corrente è collegato ad un partitore di tensione dove troviamo la resistenza di carico (R) e la resistenza di shunt (R); grazie al teorema di Kirchhoff.