Pilin İcadı (Alessandro Volta)

1800 yılında bir tesadüf sonucu icat edilmiş olan pil, günümüzde kullanılan en önemli araçlardan birisidir. M.Ö 600’lü yıllarda elektriğe ait bazı bulgulara rastlansa da, bilimsel olarak elektriğin ele alınması 17. Yüzyılda gerçekleşmiştir. Buna rağmen, 19. Yüzyıla kadar bilinen elektrik türü, yıldırım elektriği veya bir kumaşa sürtme yoluyla elde edilen statik elektrik olmuştur. 19. Yüzyıla gelindiğinde ise, buna elektrik akımı da eklenmiş ve pilin de icadıyla birlikte devamlı elektrik akımı mümkün olmuştur.

Elektrikle ilgili bu çalışmaları ilk başlatan kişi, Luigi Galvani’dir (1737-1798). Galvani, ünlü kurbağa deneyini de yapan kişidir. 1780 yılında yapmış olduğu deneylerler ilgili sonuçları 1791 yılında açıklayan Galvani, hayvansal elektrik tezini ortaya attı. Ölü bir kurbağanın bacağındaki sinirleri kestiğinde oluşan kasılma sonucu, bu teorisini gerçekleştirmiştir. Buna göre, canlıları oluşturan hücreler elektrik ihtiva ediyordu.

1793’e gelindiğinde Galvani’nin deneylerine Alessandro Volta devam etti. Volta, kurbağa bacağında meydana gelen kasılmaların, farklı iki metalden kaynaklandığını ortaya çıkardı. Bacaktaki uyarılma, birbirinden farklı olan iki metalden ve hücrelerde bulunan sıvıdan kaynaklanıyordu. Bu durumda da, elektriğin elde edilebilmesi için iki farklı metale ve sıvıya ihtiyaç vardı. Volta, bu düşünceden yola çıkarak çinko ve bakır madenlerini almış ve aralarına tuzlu suya batırılan süngerler yerleştirmiş. Sonuç olarak ortaya elektrik akımı çıkmış ve pili icat etmiştir (1800).

Galvani deneylerinin sonucu olarak ortaya çıkan hayvansal elektrik tezini yok eden Volta, aynı zamanda Galvani’nin yakın arkadaşıydı. Teorisini çürütmesine rağmen Volta’ya karşı bir kin beslemedi. Çünkü Volta, Galvani’nin şaşırtıcı ve güzel deneyler ortaya çıkardığını yazıyordu. Napolyon, çalışmalarından dolayı Volta’yı ödüllendirdi ve Avusturya hükümdarı onu Padua Üniversitesinin Felsefe bölümü başkanlığına atadı. Volt adı, Alessandro Volta’nın ölümünden 54 yıl sonra (1881) elektrik gücü birimi olarak kullanılmaya başlandı.

Pilin İcadı

Alessandro Volta ve Galvani’nin Çalışmaları

Luigi Galvani, iki değişik metali seri olarak kurbağanın bacağına temas ettirdiğinde “hayvansal elektrik” ismini verdiği yeni bir şey keşfetti. Volta ise, şu an elektrolit denilen bir elektrik dedektörü ve iletkenin kurbağa bacağında olduğunu fark etti. Kurbağa bacağı yerine tuzlu suyla ıslattığı bezi kullanarak, daha önce yaptığı çalışmalarına benzeyen bir elektrik akımı tespit etti.

Bu sayede elektrokimyasal bir devre ortaya çıktı. Volta, ayrıca iki benzer elektrotun arasında bulunan potansiyel farkın, galvanik hücrelerdeki elektromotor kuvvetti olduğunu da ortaya çıkardı. Bu duruma “Volta’nın elektrokimyasal devre yasası” adı da verilmektedir. 1800 yılında Galvani ile yaşadığı anlaşmazlık sonucunda, en tesirli metal ikilisinin çinko-bakır olduğunu tespit etti. Volta, icat ettiği pilin insanlara duyurulmasında katkıları olan Tiberius Cavallo, Abraham Bennel ve William Nicholson’a bunun için para bile ödemiştir.

Voltaik Pilin Özellikleri

Volta’nın icat ettiği pil, “ilk elektrokimyasal hücre” olarak nitelendirildi. Bu hücre ise 2 tane elektrot içermektedir; bakır ve çinko. Elektrolit, sülfürik asit ve tuzlu suyun (ya da suyun) karıştırılmasıyla oluşmaktadır. Elektrokimyasal devrelerin tamamında bakırdan ve hidrojenden daha yüksek bulunan çinko, negatif yüklenmiş olan sülfat ile (SO42-) tepkimeye girer. Pozitif olarak yüklenen hidrojen iyonları ise bakırdaki elektronları yakalar ve hidrojen gazı ile baloncukları oluşturur. Bu olay sonucunda çinko çubuğu negatif, bakır çubuğu ise pozitif elektrot haline dönüştürür. Tepkimeler şu şekildedir;

  • Çinko: Zn => Zn2+ + 2e-
  • Sülfürik asit: 2H+ + 2e- => H2

Bakır herhangi bir tepki vermez, fakat elektrik akımı için elektrot işlevi görmektedir. Günümüzden yaklaşık olarak 2000 yıl önce, Thales (eski Yunan bilgini) bir kumaş parçasını almış ve fosil ağaç reçinesinden meydana gelen sarı bir kayaç olan kehribara sürtmüş. Bu olayın sonucunda da küçük elektrik kıvılcımları ortaya çıkmıştı. Buna rağmen, insanların böyle bir gücü denetim altına almaları ve düzenli olarak elektrik akımı sağlayan bir pili üretmeleri için çok uzun bir zaman geçmesi gerekiyordu.

1800 yılında Alessandro Volta, yapmış olduğu ilk pille ilgili ayrıntıları anlattı. Volta pili, metal elektrotlar ve belirli çözeltiler arasındaki kimyasal tepkimeden faydalanarak elektrik üretiyordu. O dönemdeki farklı bilim adamları (John Frederick Dainell gibi), elektrot yapabilmek için farklı aletler kullanarak Volta’nın tasarımını geliştirmişlerdir. Günümüzdeki pillerde aynı temel tasarıma dayanıyor, fakat yapımlarında modern aletler kullanılıyor.

Dr. William Cruickshank, 1802 yılında seri olarak üretilecek ilk pilin tasarımını yapmıştır. Bu pil, aynı boyutlarda ve kare şeklinde kesilerek uçlarından lehimlenen çinko-bakır plakalarından oluşuyordu. Bu plakalar, çevresi çimento ile sıvanmış tahta kutulara koyularak içleri su ya da tuzlu suyla seyreltilmiş asitle dolduruluyordu. Plakaların arasındaki mesafeyi sabit tutabilmek için de, tahta yüzey üzerine dokular yapılıyordu. İngiliz kimyager ve mucit Sir Humpry Davy’nin Kraliyet Enstitüsü’nün kasalarına yerleştirdiği güçlü piller, yeni buluşların önünü açtı. Davy, pilleri karbon elektrotlara bağlamış ve elektrikle üretilen ilk ışığı icat etmiştir.

Alessandro Volta Pilin İcadı

Tekrar doldurulamadıkları için, yapılan tüm bu piller “ilkel pil” sınıfına giriyordu. Gaston Plante (Fransız Fizikçi) 1859 yılında ilk şarj edilen pili icat etti. Bu tür pillerin çalışma prensipleri, günümüzde kullanılan akülerdeki asit-kurşun sistemiyle aynıdır. Ayrıca elektrik üretiminde kullanılan ve daha sonraları keşfedilen manyetik alan yönteminin ta kendisidir. Andre-Marie Ampere (Fransız Bilgin) 1820 yılında elektrik taşıyan tellerin birbirini ittiğini veya çektiğini fark etmiştir.

Michael Faraday ise (İngiliz Fizik Bilgini) 1831’ de bakır bir bobinin, güçlü bir manyetik alanın etkisinde kaldığında elektrik ürettiğini resimlerle göstererek anlatmıştır. Faraday, ayrıca mıknatıs ve bobin arasındaki hareketin devam etmesi halinde elektrik üretiminin de kesintisiz olarak devam edeceğini ortaya koydu. İsveçli bilgin Waldemar Jungner’de 1899 yılında ilk nikel-kadmiyum pili icat etmiştir. Son olarak Neumann tarafından 1947’de pil hücresi tamamen sızdırmaz şekilde izole edildi. Tüm bu yenilikler ve buluşlar, günümüzde kullanılan nikel-kadmiyum pillerin ortaya çıkmasını sağlamıştır.

Yazıyı beğendiyseniz lütfen paylaşın!