Skip to content Skip to navigation

Meyve ve Sebze Pili Tasarlayalım

Dr. Tuğba Ecevit
12/06/2018 - 16:22

Yaş: 12-16

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde patates kullanarak yapacağımız pil ile bir LED’i yakmaya çalışıyoruz. Kolayca bulabileceğiniz malzemelerle evde ve okulda gerçekleştirebileceğiniz bu etkinlik sayesinde siz de meyve ve sebzeleri kullanarak kendi pilinizi tasarlayabilirsiniz.

 

Anahtar kavramlar: Elektrik, pil, kimyasal enerji

 

Bilmekte fayda var!

Piller olmasaydı hayatımız nasıl değişirdi?

Piller elektrik enerjisinin kimyasal enerji şeklinde depolandığı cihazlardır. Eğer piller olmasaydı birçok taşınabilir elektronik cihaz (örneğin tabletler, telefonlar, saatler, işitme cihazları, kalp pilleri) hayatımızda olmazdı.

Bir kimyasal tepkime gerçekleşirken enerji açığa çıkabilir ya da kimyasal tepkimenin gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç duyulabilir. Örneğin kömürün oksijenle tepkimesi yani yanması sonucu ısı enerjisi açığa çıkar.

Pillerde gerçekleşen tepkime sonucu ise elektrik enerjisi açığa çıkar. Tekrar doldurulabilir piller şarj edilirken bu sürecin tersi gerçekleşir. Bu tür tepkimeler elektrokimyasal tepkimeler olarak isimlendirilir. Elektrokimyasal tepkimede yer alan maddelerden biri elektron alarak indirgenirken, diğeri elektron vererek yükseltgenir. Bir elektrokimyasal tepkimenin oluşabilmesi için indirgenme ve yükseltgenme süreçlerinin birlikte gerçekleşmesi gerekir.

Elektrokimyasal tepkimenin gerçekleştiği sistem elektrokimyasal hücre olarak isimlendirilir. Bu sistem iki elektrot (anot ve katot) ve elektrolit olarak isimlendirilen bir çözeltiden oluşur.

Elektrokimyasal tepkime sonucu elektrik akımının oluşabilmesi için elektrotlar arasında iletkenliğin sağlanması gerekir. Elektrotlar arasındaki elektriği iletebilen bağlantı kabloları ve elektrolit çözeltisi elektrik yüklerinin taşınmasını sağlar.

Bu tepkimede neden çinkonun yükseltgenip neden bakırın indirgendiği sorusu aklınıza gelebilir. Bu sorunun cevabı kimya derslerinden hatırlayabileceğiniz “elektronegatiflik” kavramında saklı.

Bakırın elektronegatifliği yani elektronları çekme isteği çinkonunkinden yüksektir. Bu nedenle yukarıdaki elektrokimyasal hücrede çinko yükseltgenirken bakır indirgenir ve sonuçta elektrik akımı oluşur.

Pilin içinde gerçekleşen elektrokimyasal tepkime sonucu elektrik akımının oluşabilmesi için elektronların sistemin bir ucundan diğerine ulaşması gerekir. Elektronların izlediği bu yola elektrik devresi denir. Tepkimenin gerçekleşmesini sağlayan maddeler tükendiğinde kimyasal tepkime durur ve pil boşalır.

Farklı pil türleri vardır. Örneğin kumandalarda, oyuncaklarda ya da duvar saatlerinde alkalin piller kullanılırken, cep telefonlarının bataryaları lityum iyon pillerden üretilir.

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde patates kullanarak bir pil yapacak ve bu pil ile bir LED’i yakmaya çalışacağız. Bu etkinliği hayal gücünüzden ilham alarak limon, domates, elma, portakal gibi farklı meyve ve sebzelerle deneyebilir ve elde ettiğiniz sonuçları karşılaştırabilirsiniz.

 

Nelere ihtiyacımız var?

  • 3 adet LED
  • 3 adet bakır levha
  • 3 adet çinko levha
  • 5 adet bağlantı kablosu (krokodil kablo)
  • 3 adet patates
  • Multimetre

Multimetre elektrik akımını, potansiyelini ve direncini ölçebilen bir cihazdır.

 

Ne yapıyoruz?

1. Bir çinko ve bir bakır levhayı patatese batıralım. Elektrotların bir kısmı patatesin içine girmeli bir kısmı dışarıda kalmalıdır.

2. Krokodil kablonun bir ucunu patatese batırdığımız bakır levhaya, diğer ucunu ise multimetrenin artı ucundan çıkan kabloya bağlayalım.

3. Diğer krokodil kablonun bir ucunu patatese batırdığımız çinko levhaya, diğer ucunu ise multimetrenin eksi ucundan çıkan kabloya bağlayalım.

4. Hazırladığımız patates pilinin elektrik potansiyelini multimetre yardımıyla ölçelim ve ölçtüğümüz  değeri not edelim.

5. Krokodil kabloların multimetreden çıkan kablolara bağlı uçlarını ayıralım.

6. Çinko elektrota bağlı kablonun diğer ucunu LED’in kısa bacağına, bakır elektrota bağlı kablonun diğer ucunu LED’in uzun bacağına bağlayalım. LED yandı mı?

 

LED yanmadıysa daha fazla sayıda patates kullanarak yeni bir pil hazırlayalım.

7. Bunun için diğer iki patatesin her birine bir çinko ve bir bakır levha batıralım.

8. Krokodil kabloların bir ucunu patatese batırdığımız bakır levhaya, diğer ucunu ise multimetrenin artı ucundan çıkan kabloya bağlayalım.

9. Diğer krokodil kablonun bir ucunu bu patatese batırdığımız çinko levhaya, diğer ucunu ikinci patatese batırdığımız bakır levhaya bağlayalım.

10. Başka bir krokodil kabloyu ikinci patatese batırdığımız çinko levhaya, diğer ucunu ise multimetrenin eksi ucundan çıkan kabloya bağlayalım.

Bu şekilde patatesleri seri bağlayarak bir pil hazırladık.

11. Hazırladığımız iki patatesten oluşan pilin elektrik potansiyelini multimetre yardımıyla ölçelim ve ölçtüğümüz  değeri not edelim.

12. Krokodil kablonun multimetrenin artı ucundan çıkan kabloya bağlı ucunu ayırıp LED’in uzun bacağına, eksi ucundan çıkan kabloya bağlı ucunu ayırıp LED’in kısa bacağına bağlayalım. LED şimdi yandı mı?

Uyarı: Pil olarak kullandıktan sonra meyve ve sebzeleri yemeyin.

 

Ne oldu?

Patatesin içinde asit özelliği gösteren maddeler var. Bu maddeler patatesteki suyun içinde çözünür. Bu nedenle patatesin içindeki suda artı yüklü hidrojen iyonları bulunur ve patatesteki su elektrokimyasal hücrelerdeki elektrolit çözeltisinin işlevini görür. Taze patatesler daha fazla su içerdiği için elektrik potansiyelleri daha yüksektir.

Hazırladığımız patates pilinde patatese batırdığımız çinko (çinko elementinin kimyasal simgesi Zn’dir) elektrottaki çinko atomları iki elektron vererek yükseltgenir ve artı yüklü çinko iyonları oluşur.

Açığa çıkan elektronlar elektrik devresinden akarak bakır elektrota ulaşır. Bakır elektrotun etrafındaki artı yüklü hidrojen iyonları (H+) ise elektron alır ve hidrojen molekülü (H2) oluşur.

LED’ler (ışık yayan diyotlar) telefon, bilgisayar ve televizyon ekranlarının yanı sıra ev, ofis ve şehir aydınlatmalarında da sıkça kullanılır. LED’lerin bacaklarının uzunluklarının birbirinden farklı olduğuna dikkat etmişsinizdir. LED’ler elektrik akımını tek yönde iletir. Bu nedenle LED’lerin uzun bacağını pilin (+) kutbuna, kısa bacağı ise (-) kutbuna bağladık. Tersi durumda LED yanmazdı.

 

Düşünelim!

Patates pilimiz ile LED ne kadar süre yandı?

Patates pilimiz ile multimetrede ölçtüğümüz değeri hangi faktörler etkileyebilir?

Patatesi suda bekletirsek patates pilimiz ile multimetrede ölçtüğümüz değer değişir mi?

Pil yapımında elektrot olarak bakır ve çinkodan başka hangi metalleri kullanabiliriz?

Pil yapımında başka hangi meyveler ve sebzeler kullanılabilir?

 

Kaynaklar:
 
Yazar Hakkında:
Dr. Tuğba Ecevit
Hacettepe STEM & Maker Lab. Ekibi Üyesi

 

İlgili İçerikler

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde çeşitli kimyasal maddeler kullanarak ve elektrik devresi kurarak yazı yazarken kimyanın alt dallarından biri olan elektrokimyayı daha yakından tanıyoruz.

Kimya

Arşimet prensibine göre su ve hava gibi herhangi bir akışkana bırakılan bir katı cisme akışkan tarafından cismin ağırlığının karşı yönünde yani yukarı doğru bir kuvvet uygulanır. Suya bırakılan katı cisimlere uygulanan bu kuvvete suyun kaldırma kuvveti denir. 

Kimya

Bir periyodik tabloda elementler yapısal özelliklerine göre kategorilere ayrılarak sınıflandırılır. Fakat periyodik tablonun nasıl okunacağı yani periyodik tablodan neler öğrenebileceğimiz bazı önemli fizik kurallarına bağlıdır. 

Kimya

Araştırmacılar maddenin yeni bir halini keşfetti. Deneysel ve kuramsal çalışmalar potasyum metalinin yüksek basınç ve sıcaklık altında hem katı hem de sıvılara benzer özelliklere sahip olduğunu gösteriyor. 

Kimya

İnsan vücudu sürekli ısı yayar. Uzak geçmişte bu ısıyı düzenlemenin tek yolu daha kalın ya da daha ince kıyafetler giymekti. Geçtiğimiz yüzyılda kumaşlar üzerine yapılan bilimsel çalışmalarsa bu durumu değiştirdi. Günümüzde uzun mesafe koşucularının vücutlarını serin tutan ya da dağcıların vücutlarını sıcak tutan kumaşlar var.

Kimya

Parlak ve canlı renkli kalemler veya boyalar kullanmayı birçoğumuz severiz. Peki, bu boya renklerinin nasıl oluştuğunu hiç merak ettiniz mi? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kâğıt kromatografisi yöntemini kullanarak keçeli kalemin içindeki mürekkebi ayrıştırıp inceleyeceğiz. 

Kimya

Câbir bin Hayyan, deney ve teoriye dayalı kimyanın ortaya çıkmasının öncüsü kabul ediliyor.  Prof. Dr. Fuat Sezgin, İslam Uygarlığında Mimari, Geometri, Fizik, Kimya kitabında Câbir bin Hayyan’a özel bir başlık ayırmış.

Kimya

Bugün 11 Şubat Uluslararası Bilimde Kadınlar ve Kız Çocukları Günü. Bugüne özel olarak sizler için 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü kazanan Doç. Dr. İmren Hatay Patır ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Kimya

Dimitri Mendeleyev periyodik tablonun ilk versiyonunu 150 yıl önce, 1 Mart 1869’da (miladi takvime göre) ortaya koymuştu. Bilinen 63 elementten oluşan periyodik tablonun bu taslak hali yıllar içinde birçok bilim insanının katkısıyla gelişti.

Kimya

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim insanlarının öncülüğünde bir grup araştırmacı zirkonyum-88 elementinin nötron soğurma olasılığın