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電池の蓄電について
乾電池の中において電気エネルギーはどのように蓄えられているのでしょうか？炭素が電気を蓄えておくメカニズムが知りたいです。 （亜鉛と二酸化マンガンが電極になっていて、イオン化傾向の大きい方が－極になって電子の移動が起り・・といった高校化学のレベルの話は理解できているつもりなのですが） 宜しくお願いします！
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>>電池を使用していない時に、その電気エネルギーは、どこにあるのかな、 電池の中に化学エネルギーとして蓄えられています。「化学エネルギーを電気エネルギーとして取り出せる」ものが「電池」の定義です。 電極間の抵抗が無限大(R=∞)の場合の電極間の電圧が「起電力」ないし「電位差」と呼ばれます。 この値は「静的な」もので、電流が実際に流れると「動的な」状態に変わり、電極上での「電気化学反応速度」が「電流の大きさi(A)」を決めてしまいます。この「動的」な場合、多くのファクター(項目)が関与するため「電池」はエレクトロニクス屋さんから大変「嫌われています」。 電位(起電力)も「静的電位」から「動的電位」に変わり時々刻々変化します。 ちょっと面白い実験がありましたので引用しておきます。 マンガン乾電池は「休ませると」電位差(起電力)が復活するのですが、100円ショップの乾電池はお買い得だが「小細工が無い」ので「復活」程度が小さい!
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- HDDR
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そもそも電気エネルギーとはなんでしょうか？ エネルギーとは簡単に言うとそのものずばり「力」です。電気エネルギーとは、簡単に言うと電子を流す「力」といえます。現在の科学技術ではこの「力」を純粋に「力」という形のあるものとして蓄えておく技術を持ちません。 電池などは一見、電気エネルギーを電気エネルギーとして蓄えているように見えますが、実際には違います。炭素に電気がたまっているわけでは無いんです。 皆さんが書かれているように、酸と金属が反応することで電子の移動が発生します。この電子の移動が電気エネルギーです。しかし、この電気エネルギーは反応が起こっているときにしか発生しません。電池とはこの反応が起こっているときに発生する電気エネルギーを利用しているだけなのです。電池が切れるのは、電池の中の酸と金属が全て反応しきってしまうからです。
お礼
ご説明をどうもありがとうございました。正に、私の疑問に思っていたことにピタッとするお答えで、納得すると共にとてもすっきりしました！！
＃１様のお答えのように、炭素は「安価」「化学的に安定」なため電極材料として用いられています。 また＃２様のお答えのように、作用する化学物質は亜鉛(金属)と二酸化マンガン(MnO2)です。 陰極側の反応はご質問にあったとおり、 Zn→Zn(2+) + 2e- 一方陽極側の反応は、 Mn(4+)O2 + e- + H+ → Mn(3+)O・OH となります。(陽極の材質は反応しない良導体なら何でも良い) 電解質としてペースト状の塩化アンモニウム(HH4Cl)か塩化亜鉛(ZnCl2)が用いられています。 詳細は「国立天文台・編」「理科年表」をご覧下さい。 なお松下様の「電池」のURLを添付しました。他の電池の構造も書かれておりますので、リンクをクリックしてください。 おかげで勉強になりました。<(_ _)>
お礼
とても丁寧なご説明ありがとうございました！松下さんのHPもとても良かったです。皆様に色々とご説明いただき有難いです。 電池内で化学反応が常時起こっている(？)のなら、電池を使用していない時に、その電気エネルギーは、どこにあるのかな、電極である炭素棒に蓄えられているのかな？？という事を疑問に思っております。もともとの質問の仕方が悪かったのかも知れないのですが。
- shkwta
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エネルギーは亜鉛と二酸化マンガンの中に含まれています。直接に酸化還元反応するとこのエネルギーは熱になってしまうところですが、電池構造にすることで電気エネルギーとして取り出しているわけです。
お礼
直接に酸化還元反応とすると・・・と考えてみたり勉強になりました。どうもありがとうございました！
- dial8675
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炭素はただの電極ですよ。 電池のプラスとマイナスをつないだら乾電池の中で、理解している通りの化学反応が起こります。 電子の移動が起これば、それは電流のはず。
お礼
さっそくのご返答ありがとうございました！
お礼
とても勉強になりました！どうもありがとうございました。参考ＵＲＬも面白かったです。