乾電池を液体窒素に漬けると

質問

乾電池に電圧計につなぎ、そのまま乾電池を液体窒素に漬けると、漬ける前は1.58V程度を示していたのに徐々に電圧値が上がりました。1.61V程度まで上がり、さらに冷やし続けると急激に下がって0Vになりました。
起電力が下がるのは冷やされたために化学反応が進まなくなったのだと理解できますが、なぜ液体窒素につけた直後は電圧値が少し上昇するのでしょうか？
用いた電池はアルカリ乾電池です。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#75364 · ベストアンサー

電圧計には電流はほとんど流れないので接触抵抗や内部抵抗は無視できると思います。しかしまた電池が急激に冷やされたため驚いた為とは考えられないでしょう。
推測ですがゼーベック効果が働いたのではないでしょうか。

お礼

ありがとうございます。

ゼーベック効果とは初耳なのですが、異なる導体または半導体の間に温度差を与えて接触させると電位差が生じるという現象のことなのですね。熱電発電などは聞いたことがあります。
乾電池の端子と電圧計のプローブとの間、あるいは乾電池内部での何らかの物質間に温度差が生じ、ゼーベック効果が働いたのでしょうか。
急に液体窒素に入れたことによって仮に温度差が10^2K程度生じたとすると、今回は10^-2V程度電圧が変化したので、ゼーベック係数が10^-4V/Kのオーダーということになります。これが妥当な大きさなのかわかりませんが、
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2006/pr20061006/pr20061006.html
によれば「通常金属のゼーベック係数は10＾-6V/K、半導体では10^-4V/K」とあるので少し大きすぎる気もします。まあ、でもこんなものかもしれません。

ゼーベック効果が働いたという可能性は十分にありそうです。ありがとうございました！

回答No.1

x530

「乾電池の＋－の両端子」と「電圧計のプローブ」の接点抵抗が低温化により急激に下がるためでは無いですか？
常温でも、乾電池の両端子とケーブルを万力で強く締め付けると接点抵抗が減り、見かけ電圧が上がります。

お礼

ありがとうございます。

僕は電池の内部抵抗が小さくなったのかなとも考えたのですが、接点抵抗にしろ、内部抵抗にしろそこまで影響するのでしょうか。
接点抵抗や内部抵抗を合わせた抵抗をrとし、電圧計の内部抵抗をRとします。乾電池の本来の起電力をEとすると、測定値は
　V=E*R/(R+r)
と表されるはずです。
今回は低温のときはrが0に近くなり、V=E=1.61Vと測定され、常温のときはrが有限の大きさを持ちV=1.58Vと測定されたと考えると、1.58/1.61=R/(R+r)なので
　R:r=98:2
程度であったと考えられます。
接点抵抗や内部抵抗の合計値が電圧計の内部抵抗の2%程度もあるでしょうか？　電圧計の内部抵抗が1MΩだとすると、接点抵抗や内部抵抗の合計値が20kΩということになってしまいます。

しかし、万力で強く締めるというのはやったことがないです。今度確かめてみようと思います。