Ciencias de los materiales

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

BATERÍA DE BAJO VOLTAJE ELABORADA CON LIMÓN (LOW VOLTAGE BATTERY MADE WITH LEMON)

Asesor: Zayda Maya Solis

Autor: Kassandra Celeste Garza Puga

Resumen

En nuestro proyecto queremos explicar cómo funcionan las baterías. Para ello, construiremos una pila con limones, tornillos, clavos y monedas.

“La pila de limón” es un experimento que consiste en insertar en un limón dos objetos hechos de metales diferentes, por ejemplo un clavo galvanizado de zinc y un clavo de cobre.

Para generar energía, debemos de crear un circuito. Un circuito debe estar compuesto por polo positivo: moneda de cobre,  y uno negativo: tornillo de zinc.  El limón actúa como la batería y como fuente de electricidad.

Lo que sucederá es que el jugo ácido del limón disuelve pequeñas cantidades de la moneda, liberando así partículas de carga negativa llamadas: electrones. Estos electrones viajan hacia el tornillo de zinc, y es así como se libera energía, la cual hace posible que se encienda el foco.

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo funcionan las pilas?

Planteamiento del Problema

Las baterías existen desde hace mucho tiempo, y el estilo de vida como lo conocemos hoy en día seria virtualmente imposible sin ellas, ya que dependemos fuertemente de la tecnología, desde el control remoto de nuestra televisión y los teléfonos celulares hasta el automóvil que conducen nuestros padres, y toda ella depende a su vez del uso de mecanismos para generar electricidad, y así poder funcionar. La pila de limón es un experimento sencillo que nos permite tener una idea básica y elemental del funcionamiento de las pilas.

Antecedentes

Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. En dicho proceso, muchos de los componentes se transforman, y gracias a esa transformación, se genera energía. Mientras se siga llevando a cabo ese proceso, se seguirá produciendo energía. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos. Uno de ellos es el polo negativo y el otro es el polo positivo.

Alessandro Volta fue un físico italiano, famoso principalmente por haber desarrollado la pila. La primera pila eléctrica se llamo Pila Voltaica en su honor y fue dada a conocer en 1800. Se trataba de una serie de pares de discos apilados de cinc y de cobre (o también de plata), separados unos de otros por trozos de cartón impregnados de agua o de salmuera, que medían unos 3 cm de diámetro.

Las pilas más comunes son las ácidas, que se usan en coches y equipos electrónicos portátiles, pero existen otros tipos con características particulares: las alcalinas acumulan mucha energía, las de mercurio pueden ser muy pequeñas y se usan en relojes, las solares tienen poca potencia, las atómicas son las de mayor eficiencia pero sus residuos requieren cuidados especiales; las pilas recargables se utilizan en las baterías de los automóviles y son llamadas baterías de plomo, también están la pilas de hidrógeno que se utilizan para generar electricidad en automotores eléctricos con la gran ventaja de que no contaminan y quizá se utilicen en los coches del futuro.

Los metales y productos químicos de las pilas pueden resultar perjudiciales para el medio ambiente, por eso es muy importante no tirarlas a la basura, sino llevarlas a centros de reciclado.

Todas las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un numero de celdas electroquímicas. Cada una de estas celdas está compuesta de un electrodo positivo otro negativo y un catalizador, además de un separador; la batería de limón no es la excepción, siendo este el catalizador y los clavos de metal los electrodos.

El limón, junto con el zinc y el cobre, se transforma en una batería. Una batería se compone de dos metales y un electrolito. Un electrolito es un líquido conductor; es aquí donde el jugo del limón ejerce su función. Esto crea un voltaje que impulsa a los electrones a través del circuito.

Un error habitual es creer que el cítrico genera la electricidad. Lo que sucede es que el electrolito (el jugo del cítrico) combinado con el zinc y el cobre, hace de batería, la cual a su vez completa un circuito eléctrico.

Los cítricos, como las naranjas y los limones, son excelentes conductores de electricidad. No producen mucha energía por sí mismos, pero si utilizamos varios de ellos creando un circuito en serie, podemos producir suficiente electricidad como para encender una bombilla. Esto crea una batería de varias celdas, lo cual hace a la electricidad producida por el cítrico más potente y práctica.

 

Objetivo

Elaborar una batería casera de bajo voltaje para ayudar a comprender los aspectos elementales y básicos del funcionamiento de las baterías.

Justificación

Mi proyecto es importante porque a pesar de que todos los días recurrimos al uso de las baterías desconocemos cómo es que actúan y con este experimento es posible de manera práctica y sencilla entender los aspectos más básicos y elementales de su funcionamiento.

Me interesó porque es divertido, y divirtiéndonos podemos aprender cómo es que puede producir electricidad 2 metales y un limón al momento de juntarlos.

Hipótesis

Si construimos una batería simple, de manera sencilla, con materiales caseros fáciles de conseguir entonces podremos comprender el funcionamiento básico de baterías mas complejas desarrolladas a nivel industrial.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales a utilizar:

  • 2 Limones.
  • 4 Monedas de cobre.
  • 4 clavos de zinc.
  • Pinzas de Lagarto.
  • 1 Foco LED.
  1. Insertaremos a un lado del limón el clavo o tornillo.
  2. Al otro lado la moneda, estando siempre en contacto los dos metales por medio del jugo del limón. Esta será la batería.
  3. Esto se hará sucesivamente con los limones que tenga.
  4. Las pinzas de lagarto se conectarán en serie con cada limón que se obtenga.
  5. la conexión será la siguiente: Del limón 1 se conecta la moneda con el tornillo del limón
  6. Luego del limón 2 se conecta el tornillo a la moneda del limón
  7. Así sucesivamente hasta conectar todo los limones. Al final el tornillo del limón 1 y la moneda del limón (último) son los que van conectados al foco LED.
  8. Al final de la conexión se conectará a un foco LED, para ver el funcionamiento de la batería, y así obtendremos energía en el foco y encenderá.

Galería Método

Resultados

Observamos como la luz LED funciona por el circuito que creamos, si una de las partes no se conectaba correctamente es cuando observamos que el circuito se rompe y no llega hasta el foco. Empezamos con un limón pero requerimos de mas para poder aumentar el brillo de la luz. Fue algo complicado la conexión de los cables, pero con orden y paciencia logramos encenderlo.

Estuve pensando que podemos usar un foco con mas voltaje, que no hay limite para unir los limones  y que nos sirve como un recurso de emergencia, ya que no necesitamos de material dificil de adquirir y es sencillo el generar un circuito si esta bien hecho. Aunque tendriamos que tener mas cuidado, ya que al tener mas voltaje nos llevaríamos una descarga.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Para poder generar energía, debe existir una fuente de energía y un circuito completo. En un experimento simple usando un cítrico, cables eléctrico, dos diferentes elementos metálicos, uno con carga + y otro con -, y una pequeña bombilla. El limón actúa en este circuito como batería y como fuente de electricidad.

Al fabricar nuestra propia pila, de principio a fin, es mucho más fácil entender cómo funciona, ya que sabremos para qué funciona cada uno de sus componentes.

Bibliografía

abriella Garcés. (2017 ). ¿Por qué los cítricos producen electricidad?. 05/03/2020, de confirmado.com Sitio web: http://confirmado.com.ve/por-que-los-citricos-producen-electricidad/

https://www.instructables.com/id/Desarrollar-Un-Circuito-En-Serie/

D.J. Swartling, C. Morgan (1998). Lemon Cells Revisited—The Lemon-Powered Calculator. Journal of Chemical Education, 75 (2), page 181.

Pozo, J.I., Gómez Crespo, M.A., Aprender y Enseñar Ciencia. Del Conocimiento Cotidiano al Conocimiento Científico, Ediciones Morata, Madrid, 1998.

Ellis, A.B., Geselbracht, M.J., Johnson, B.J., Lisensky, G.C.,Robinson, W.R. Teaching General Chemistry. A Materials Science Companion, American Chemical Society, Washngton, D.C, USA, 1993.

Summary

In our project we want to explain how batteries work, for this by means of: lemons, screws and coins, we will explain how they work and demonstrate that it is possible to conduct electricity with easy-to-acquire materials.

To generate energy, we must create a circuit. A circuit must be composed of a positive and negative pole (copper coin and zinc screw). Lemon acts as the battery and as a source of electricity.

What will happen is that the acidic lemon juice dissolves small amounts of the coin and screw reacting and generating the energy source. These 3 materials acting together form a battery. The battery consists of two metals and one electrolyte. The electrolyte is the conductive liquid, which is what we find in the lemon juice. This creates a voltage that conducts electricity throughout the circuit.

Research Question

How to make a homemade low voltage battery?

Problem approach

Batteries have existed for a long time and the lifestyle as we know it today would be virtually impossible without them since we depend heavily on technology and almost all of it, from our cell phone to the car, depends in turn on the use of these electricity generating devices; However, although at all times we have some fence it is difficult to understand how they work. The lemon pile is a simple experiment that allows us to have a basic and basic idea of ​​how the batteries work.

Background

Objective

Develop a homemade low-voltage battery to help understand the basic and basic aspects of the operation of commercial batteries

Justification

My project is important because despite the fact that every day we resort to the use of batteries we do not know how they act and with this experiment it is possible in a practical and simple way to understand the most basic and elementary aspects of their operation.

Why did it interest me?

I am interested because it is fun, we are learning to have fun as it is that it can cause electricity 2 metals and a lemon when it comes together

Hypothesis

If we build a simple battery, in a simple way, with easy-to-get homemade materials then we can understand the basic operation of more complex batteries developed at an industrial level.

Method (materials and procedure)

• Lemons
• Copper Currency
• Zinc nail.
• Lizard clamps.
1. We will insert the nail or screw on the side of the lemon.
2. On the other side of the coin, the two metals always being in contact by means of lemon juice. This will be the battery.
3. This will be done successively with the lemons you have.
4. 1. The lizard clamps will be connected in series with each lemon obtained.
5. The connection will be as follows: Lemon 1 connects the coin with the lemon screw
6. After the lemon 2 the screw is connected to the lemon coin
7. and so on until all the lemons are connected. In the end the screw of the lemon 1 and the coin of the lemon (last) are those that are connected to the led.
8. 2. At the end of the connection it will be connected to a led, to see the battery operation.
9. And so we will get power on the led and it will turn on.

Results

We observe how the led light works by the circuit we create, if one of the parts was not connected correctly it is when we observe that the circuit is broken and does not reach the led light. We start with a lemon but we need more to increase the brightness of the light. The connection of the cables was complicated, but with order and patience we managed to turn it on.

Discussion

Conclusions

The experiment is interesting, since it is new for me to observe how through lemons we generate an electric current, something I had no knowledge. We can use this energy source as an emergency at some time and generate energy with little or a lot of voltage, depending on the situation and activity we want to perform.

Bibliography

abriella Garcés. (2017 ). ¿Por qué los cítricos producen electricidad?. 05/03/2020, de confirmado.com Sitio web: http://confirmado.com.ve/por-que-los-citricos-producen-electricidad/

https://www.instructables.com/id/Desarrollar-Un-Circuito-En-Serie/

D.J. Swartling, C. Morgan (1998). Lemon Cells Revisited—The Lemon-Powered Calculator. Journal of Chemical Education, 75 (2), page 181.

Pozo, J.I., Gómez Crespo, M.A., Aprender y Enseñar Ciencia. Del Conocimiento Cotidiano al Conocimiento Científico, Ediciones Morata, Madrid, 1998.

Ellis, A.B., Geselbracht, M.J., Johnson, B.J., Lisensky, G.C.,Robinson, W.R. Teaching General Chemistry. A Materials Science Companion, American Chemical Society, Washngton, D.C, USA, 1993.