FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA

CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA

PILHAS E BATERIAS

LEONARDO PRIETSCH OLIVEIRA (NAO SEI SE TA CETO O PRITT)

MATEUS VERDEJA GARCIA

PATRICK SPRENGER TRINDADE

Orientador: CLÁUDIUS JARDEL

Novo Hamburgo, agosto de 2013.

1 INTRODUÇÃO

isso é de pilha

Pilha elétrica , célula galvânica , pilha galvânica ou ainda pilha voltaica é um dispositivo que utiliza reações de óxido-redução para converter energia química em energia elétrica . A reação química utilizada será sempre espontânea.

Neste dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metais diferentes, que fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Estes eletrodos são postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um meio contendo íons em concentrações conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa, podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas metades desta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os dois reagentes participantes da reação de óxido-redução, do contrário, os elétrons seriam transferidos diretamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois eletrodos são conectados por um circuito elétrico, localizado fora da célula, denominado circuito externo, garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos.

As pilhas não devem ser confundidas com as baterias . Enquanto a primeira apenas converte energia química a elétrica, a segunda faz a interconversão entre energia química e elétrica.

É importante saber que na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o

cátodo, sendo que o sentido da corrente elétrica, frequentemente utilizado na

Física, se dá do cátodo para o ânodo.

Baterias

Uma bateria quimica(pilha)consiste de uma combinação de

materiais que são ultilizados para converter energia quimica em

energia elétrica.Esta pode ser composta por duas ou mais pilhas

que, em uma reação quimica,produz cargas opostas em dois metais

diferentes.

Mais uns esquemas

Pilhas e baterias são dispositivos nos quais uma reação espontânea de oxirredução produz corrente elétrica. Muita gente faz confusão entre os termos pilhas e baterias, qual seria a diferença entre eles? A pilha é um sistema formado por dois eletrodos, mas constitui apenas uma unidade.

Já a bateria é formada por um conjunto de pilhas ligadas em série.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Diferença entre pilha e bateria

Isso tem ali na introdução, ai pode falar disso aqui.

2.2 Características, onde são utilizadas e descarte

2.2.1 Pilhas alcalinas

Essa pilha usa zinco (Zn), hidróxido de potássio (KOH) e dióxido

de manganês (MnO2) como reagentes, é também conhecida como pilha

seca alcalina. A vantagem dessas pilhas é a durabilidade, uma vez que

possuem menor risco de vazamentos. Em razão de tais fatores, esse

tipo de pilha ganhou grande espaço no mercado. A nomenclatura foi

escolhida devido à presença do hidróxido de potássio que é um

composto básico (alcalino). É empregada no funcionamento de rádios,

por exemplo.

As pilhas se tornaram tão importantes em nosso cotidiano que

merecem um estudo especial. São elas as responsáveis pelo

funcionamento de computadores portáteis, relógios, telefones,

calculadoras, rádios, e até na medicina, em marca-passos cardíacos.

Vamos falar então da mais popular, a pilha alcalina. As pilhas alcalinas

recebem este nome por que são feitas a partir de bases, possuem d.d.p

de 1,5 V e não são recarregáveis. Quais as diferenças entre pilhas

ácidas e alcalinas? 1. Composição: A pilha alcalina é composta por uma

mistura eletrolítica: pasta básica de NaOH (hidróxido de sódio - bom

condutor eletrolítico). Já a pilha seca comum contém cloreto de amônio

NH4Cl (sal ácido) e recebe a classificação de ácida. 2. Aplicação: A pilha

seca é usada para produzir correntes pequenas em serviços contínuos,

sendo por isso indicada para rádios portáteis, telefones, campainhas,

lanternas, serviços de sinalização, etc. A pilha alcalina, por sua vez, é

apropriada para equipamentos que requerem descargas de energia

rápidas e fortes, como brinquedos, câmeras fotográficas digitais, MP3

players, etc. 3. Durabilidade: as pilhas alcalinas duram cerca de cinco

vezes mais que as ácidas. O Hidróxido de sódio possui maior

condutividade elétrica e consequentemente vai transportar energia mais

rapidamente que o Cloreto de amônio. Esta reação rápida em pilhas

básicas proporciona maior vida útil aos seus constituintes.

A pilha alcalina é um tipo de fonte portátil de energia. Tem voltagem de

1,5 V e não é recarregável. É indicada para equipamentos que requerem

descargas de energia rápidas e fortes, como brinquedos, câmeras fotográficas

digitais, MP3 players, lanternas, walkmans, discmans etc.

2.2.2 Pilhas recarregáveis

Introdução

Com a popularização de aparelhos como câmeras digitais e MP3-Players, as pilhas recarregáveis são cada vez mais procuradas. O motivo principal é o fato das pilhas descartáveis serem caras para quem precisa de uso constante delas. Este artigo mostrará as principais características das pilhas recarregáveis (incluindo a capacidade - mAh) e abordará os tipos mais comuns (NiCd e NiMH).

O que são pilhas recarregáveis?

Uma pilha convencional é descartada quando sua carga acaba ou fica em nível insuficiente de energia (fraca). Com uma pilha recarregável, basta utilizar um aparelho adequado para que sua carga de energia seja restabelecida. Com isso, a pilha pode ser utilizada novamente.

É importante frisar que uma pilha (ou bateria) convencional não pode ser recarregada. Embora haja aparelhos para isso, a composição química desse tipo de pilha não é preparada para recargas. Como conseqüência, pode acontecer vazamentos (e intoxicações oriundas), mal-funcionamento do dispositivo e até explosões!

As pilhas recarregáveis são capazes de receber recarga, porém não de maneira infinita. A validade padrão dessas pilhas depende de seu tipo e do seu bom uso.

A capacidade de energia das pilhas é medida em miliampéres por hora, cuja sigla é mAh. Assim, é necessário conhecer o consumo de cada aparelho para medir o tempo de duração de uso da pilha no dispositivo.

Como exemplo, imagine que você tenha um MP3-Player que utiliza uma pilha do tipo AAA e consome 200 mA. Se a pilha tiver capacidade de 1000 mAh, sua duração será de:

1000 / 200 = 5 horas

É claro que esse cálculo não é preciso, já que outros fatores e características do aparelho podem aumentar o consumo.

As pilhas recarregáveis são muito úteis e alguns pequenos cuidados ajudam a aproveitá-las mais. Evite expô-las ao calor e manipule-as em um lugar seguro para evitar que elas caiam no chão. Se uma pilha apresentar vazamento ou sinal de ferrugem é melhor descartá-la (faça isso usando um coletor apropriado).

Escolhendo bem e cuidando de suas pilhas, seu MP3-Player, sua câmera digital, demais aparelhos e o seu bolso agradecem.

2.2.3 Pilhas de lítio/droxio (acho que é dióxido)

Essas pilhas são leves e originam uma grande voltagem (cerca de 3,4 V), devido a isso, elas são muito utilizadas em equipamentos pequenos como relógios e calculadoras. Diferentemente dos casos anteriores, o seu formato é de moeda, como mostra a imagem a seguir:

(bateria da placa mae ushsushush)

O ânodo é o lítio, o cátodo é o dióxido de manganês e o eletrólito é uma solução salina:

Semirreação do Ânodo: Li →Li+ + e−Semirreação do

Cátodo: MnO 2 + Li+ + e− → MnO 2(Li)Reação global: Li + MnO2 →

MnO2(Li)

2.2.4 Pilhas secas de LECLACHE

Essas pilhas são formadas basicamente por um envoltório de zinco, separado por um papel poroso e por uma barra central de grafite envolvida por dióxido de manganês (MnO2), carvão em pó (C) e por uma pasta úmida contendo cloreto de amônio (NH4Cl), cloreto de zinco (ZnCl2) e água (H2O).

O zinco funciona como o ânodo, perdendo elétrons; e o grafite funciona como o cátodo, conduzindo os elétrons para o dióxido de manganês:

Semirreação do Ânodo: Zn (s) → Zn2+(aq) + 2 e-Semirreação do Cátodo: 2 MnO2(aq) +

2 NH4 1+(aq)  + 2e -  → 1 Mn 2O3  (s) + 2NH3(g) + 1 H2O(l)Reação Global: Zn (s) + 2 MnO2(aq) + 2 NH4

1+

(aq) → Zn2+(aq) + 1 Mn2O3(s) + 2NH3(g)

Imagem ousada para ilustrar a pilha seca (à

seco huehuehuehue)

Esse tipo de pilha é indicado para equipamentos que requerem descargas leves e contínuas, como controle remoto, relógio de parede, rádio portátil e brinquedos.

Você pode obter mais detalhes sobre a origem, funcionamento,

durabilidade, ddp, perigos e cuidados que devem ser tomados com

essas pilhas no texto “Pilha Seca de Leclanché”.

2.2.5 Baterias de níquel e cadmio

Composta pelos elementos químicos: Níquel (Ni) e Cádmio (Cd), é

usada em filmadoras e celulares e possui a vantagem de ser

recarregável. Nos últimos anos essa bateria se tornou uma das mais

utilizadas em todo o mundo. Um gerador externo (carregador) é

responsável pela recarga desse tipo de bateria.

2.2.6 Baterias de chumbo

É a responsável por manter automóveis em funcionamento, são

fabricadas desde 1915, e constituem baterias muito duradouras. Apesar

do nome dessa bateria mencionar apenas o chumbo, a bateria é

composta também por solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4).

As baterias dos automóveis possuem normalmente essa força eletromotriz de 12 V, pois são compostas de 6 pilhas ou células de chumbo-ácido. E elas são também denominadas como baterias de chumbo, porque o seu ânodo (polo negativo) são as placas de chumbo e o seu cátodo (polo positivo) são as placas de chumbo com óxido e chumbo IV (PbO2).

Essas baterias possuem altas correntes, que permitem dar partida em motores graças aos elevados valores de densidade de potência que apresentam.

Como se observa na figura abaixo, as placas de chumbo revestidas de PbO2 (placas negativas) são ligadas ao conector positivo. Enquanto que as placas de chumbo (placas positivas) são ligadas ao conector negativo. Elas são separadas por algum papelão, plástico ou algum papel separador microporoso.

Esse conjunto é colocado no compartimento da bateria e mergulhadas em uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) com uma densidade de aproximadamente 1,28 g/cm3.

As semirreações e a reação global que ocorrem nessa bateria são:

Ânodo:            Pb +HSO41-+ H2O      ↔  PbSO4 + H3O1+ + 2e-

Cátodo:                     PbO 2 + HSO41-+ 3H3O1+ + 2e-↔ PbSO4 + 5 H2O________

Reação global: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 H3O1+↔ 2 PbSO4 + 4 H2O

Como pode ser observado pela seta dupla acima, essas reações são reversíveis, o que significa que é possível recarregar novamente as

baterias de chumbo por se fornecer energia ao sistema, ou seja, é possível passar uma corrente elétrica fornecida por um gerador de corrente contínua. Desse modo, o sentido dessas reações é invertido, ocorrendo a regeneração de grande parte do ácido sulfúrico e carregando, assim, a bateria. No automóvel, essa diferença de potencial que fornece energia e recarrega a bateria é feita pelo dínamo ou pelo alternador.

A densidade do ácido sulfúrico ajuda a identificar se a bateria está

decarregada. Visto que sua densidade é 1,28g/cm3 ; se este valor estiver

abaixo de 1,20 g/cm3, significa que o ácido sulfúrico foi consumido e a

bateria está descarregada. Por isso, essas baterias são muito duráveis.

Como descartar pilhas e baterias

Pilhas, baterias de telefone celular, telefone sem fio, agenda eletrônica, etc representam um risco ambiental se descartados de maneira inadequada. A partir de julho de 2000, entrou em vigor uma norma do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA - RESOLUÇÃO No. 257 DE 30 DE JUNHO DE 1999) que atribui aos fabricantes a responsabilidade sobre o material tóxico que produzem. Verifique o que fazer com seu lixo eletrônico.

Passo a Passo:

1. Pilhas comuns: verifique na embalagem se elas devem ou não ser devolvidas ao fabricante para serem recicladas. As pilhas alcalinas já atendem às normas de segurança e podem ser jogadas normalmente no lixo.2. Bateria de telefone celular e telefone sem fio: as empresas fabricantes devem informar no manual a maneira de descarte correta. As baterias de níquel- cádmio (Ni-Cd) não devem ser jogadas no lixo e sim devolvidas ao seu fabricante. Entre em contato com o fabricante para saber como proceder. As baterias de níquel-metal-hidreto (Ni-MH) e lítio-ion (Li-Ion) podem ser jogadas no lixo.

3. Quanto ao restante de aparelhos eletrônicos em geral, os fabricantes devem facilitar a troca de pilhas e baterias e facilitar o acesso à elas. Em caso de dúvida entre em contato com o fabricante.Obs.: Os itens acima descrevem a forma correta de descarte segundo a lei. No entanto, como qualquer pilha ou bateria contém metais pesados (mesmo que em quantidades pequenas) a forma mais correta de descarte seria entregá-las, após seu esgotamento energético, aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de assistência técnica autorizada pelas indústrias. Existem ainda postos de coleta que recebem esses materiais e os encaminham para reciclagem. A lista com estes postos pode ser encontrada neste site.

O que pode ser descartado no lixo comum e o que não pode

A tabela abaixo classifica descarte de alguns tipos de pilhas e baterias segundo a resolução CONAMA 257/99. Os dados foram colhidos do fabricante PANASONIC e foram tomados como genéricos uma vez que grande parte dos fabricantes já está em conformidade com tal resolução. No entanto, vale lembrar que a composição das pilhas e baterias varia de acordo com o fabricante. Portanto, faça sua parte e informe-se se a pilha ou bateria que você usa está em conformidade com as normas!!!

3. CONCLUSÃO (não sei se você precisa concluir algo, mas fala que pilhas são

legais huheuhueheuheuheue, se não, não os controles remotos iam ter que ter fios

huehuehuehueheuheu)

4. REFERÊNCIAS

ATUNES, Roberta. Bateria Química. Disponível em:

<http://aprendendofisica.pro.br/alunos/index.php/2007/05/08/bateria_quimica_1?

blog=6>. Acesso em 26 ago. 2013.

ALVES, Líria. Qual a diferença entre pilhas e baterias?. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/quimica/qual-diferenca-entre-pilhas-baterias.htm>.

Acesso em: 26 ago. 2013.

___________. Pilhas alcalinas. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/quimica/pilhas-alcalinas.htm>. Acesso em: 26 ago.

2013.

ALECRIM, Emerson. Pilhas recarregáveis. Disponível em:

<http://www.infowester.com/pilhasrec.php?>. Acesso em: 26 ago. 2013.

FOGAÇA, Jennifer. Tipos de pilhas e baterias primárias mais comuns.

Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/tipos-pilhas-baterias-primarias-

mais-comuns.htm>. Acesso em: 26 ago. 2013.

___________. Bateria de chumbo dos automóveis. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/quimica/bateria-chumbo-dos-automoveis.htm>. Acesso

em: 26 ago. 2013.