1.15. АККУМУЛЯТОРЫ И ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Остановимся еще на кратком описании того, как нужно понимать работу аккумуляторных батарей. Что значит: «аккумулятор разрядился»? Что происходит при его зарядке?
Химические процессы происходят с выделением энергии или с поглощением энергии. Начнем с одного примера из химии. Водород, сгорая, т. е. соединяясь с кислородом, выделяет громадное количество тепла. Хорошо известна высокая температура водородного пламени, применяемого для сварки и резания металлов.
В результате соединения водорода с кислородом образуется водяной пар. Охлаждаясь, этот пар становится водой. Вода — одно из соединений водорода с кислородом — под влиянием определенных воздействий может быть снова разложена на водород и кислород. Однако для такого разложения нужно затратить определенную энергию.
Таким образом, сгорание водорода сопровождается бурным выделением энергии. Напротив, разложение воды будет сопровождаться поглощением энергии. Эта энергия вновь будет выделена при сжигании полученного водорода. Правда, при разложении воды придется перерасходовать энергию на побочные явления, не связанные непосредственно с разложением воды.
Примеров такого рода химических процессов, поглощающих или выделяющих энергию, можно привести очень много. Одним из таких процессов являются и те изменения, которые происходят под действием тока, протекающего через аккумуляторную батарею.
Разрядка и зарядка аккумуляторов. Если включить аккумулятор в замкнутую цепь, то в ней возникнет ток, в этой цепи будет происходить выделение энергии (например, нагревание проводов в соответствии с законом Джоуля—Ленца).
В самом аккумуляторе при этом будет происходить химический процесс, подобный как бы горению (например, соединению водорода с кислородом).
Аккумулятор сможет давать ток до тех пор, пока в нем не израсходуется запасенная химическая энергия, т. е. пока он не разрядится. Пока аккумулятор питает электрическую цепь, ток внутри аккумулятора направлен от зажима «-» к зажиму «+».
Для того чтобы изменить направление тока в аккумуляторе, он должен быть присоединен к зарядному генератору. Внутри аккумулятора будет происходить другой химический процесс, связанный уже с поглощением, а не с выделением энергии (в этом случае мы имеем явление, подобное разложению воды на ее составные части).
Рис. 1.20. Условное обозначение аккумулятора или гальванического элемента
-На основании всего сказанного можно ответить на вопрос, что значит аккумулятор разрядился?
Это значит, что энергия, запасенная в нем в форме определенных химических соединений, в значительной мере израсходовалась.
При зарядке аккумуляторов, напротив, происходят химические процессы (образование определенных соединений), поглощающие энергию, которая потом может быть получена обратно (при распаде образовавшихся соединений). Однако и в этом случае энергия, полученная при зарядке аккумулятора, будет неминуемо больше той, которую аккумулятор отдает; при зарядке аккумулятора заметная часть энергии расходуется непроизводительно.
Гальванические элементы. Гальванические элементы или гальванические батареи (т. е. ряд последовательно или параллельно соединенных элементов) отличаются от аккумуляторов тем, что израсходованная ими энергия не может быть снова сообщена им посредством изменения направления тока. После того как энергия гальванических элементов израсходована, т. е. после их «сгорания», они уже приходят в негодность. Гальванические элементы и аккумуляторы обозначаются на электрических схемах, как показано на рис. 1.20.
