Реферат на тему батарейки
Обновлено: 05.07.2024
Особенностью данной работы является то, что эта проблема встречается повсеместно и связана с нашей жизнью. Моя работа призвана улучшить экологию и призвана научить людей заботиться о сохранении окружающей среды.
Батарейки: вред и польза
Одинцев Андрей Владимирович
Россия, Тюменская область, город Тюмень, МАОУ СОШ № 92, 5 класс
План исследований
Своей работой хочу обратить внимание на то, что с батарейками мы сталкиваемся ежедневно: очень удобно и комфортно использовать их в фотоаппаратах, электронных часах, в пульте дистанционного управления телевизором, в игрушках, в машинках, в фонариках. Куда же их все выбрасывают после использования? Этот вопрос меня заинтересовал еще и тем, что обычные отходы мы выносим в мусорный бак, мусор оттуда вывозится на полигон и что же с ними с батарейками происходит? Они остаются лежать и тем самым разлагаются в земле. Но ведь внутри каждой из них есть вредные элементы, что происходит с ними? Они разлагаются, попадая в грунтовые воды и в атмосферу. Так с каждым годом всё больше и больше в нашей жизни прибавляется экологических проблем!
В связи с тем, что проблема утилизации батареек с каждым годом становится все острее, я решил в своей работе исследовать, знают ли окружающие меня люди о том, как обезопасить себя и свою землю от разлагающихся батареек.
Актуальность данной работы обусловлена негативным влиянием химических веществ, содержащихся в батарейке, на окружающую среду и здоровье человека. Также он заключается в том, что в процессе проведения исследования повышается экологическая культура людей.
изучить историю создания батарейки, классификацию, состав
определить влияние использованных батареек на окружающую среду, здоровье человека;
выяснить способы утилизации использованных батареек;
информировать людей о вреде использованных батареек;
Провести опыт по созданию батарейки, понять, что невозможно получать столько же пользы от батарейки (из лимона), сколько от обычных батареек, произведенных на заводе.
Изучить влияние батареек на окружающую среду и здоровье людей.
Выяснить влияние на экологию при неправильной утилизации батареек.
Изучить осведомленность людей о влиянии использованных батареек на здоровье человека.
Повысить уровень экологической культуры людей.
Объект исследования: батарейки
Предмет исследования: влияние неправильной утилизации батареек, применяемых в быту.
Методы исследования: изучение литературы , сбор и анализ информации из доступных интернет ресурсов, анкетирование, проведение опроса и обобщение данных, анализ результатов исследования, выводы.
Батарейки: вред и польза
Одинцев Андрей Владимирович
В батарейке присутствуют два электрода - катод и анод – они изготавливаются из двух разных металлов. Пространство между ними заполнено третьим материалом, называемым электролитом. В электролите протекает реакция, в ходе которой выделяется энергия в виде электрического тока. Характерные особенности батарейки зависят от материалов для электрода и электролита.
Батарейка нашего времени и её строение
Батарейки различаются как внешне, так и внутренне. Существуют такие разновидности батареек как:
Опыт по созданию своей батарейки
Я провёл опыт по созданию одной из таких батареек. В моём случае – я сделал батарейку из лимона. Для этого я взял лимон, оцинкованный гвоздь, монетку покрытую медью, два провода и диод зелёного цвета. Я вставил монетку и гвоздь в лимон. Сок лимона является природным электролитом, это значит, что в таком соке содержатся кислота и растворенные в ней соли. Следовательно лимон можно реально применить в качестве составной части химического источника тока, корпус ячейки которого уже готов благодаря самой природе.
Итак, что же происходит, когда мы втыкаем в такой плод с одной его стороны оцинкованный гвоздь, а с другой — монетку, покрытую медью, и замыкаем цепь? Гвоздь станет отрицательным электродом – анодом. Медь служит здесь катодом — положительным электродом. Медь является сильным окислителем, она притягивает к себе такое же количество электронов, сколько отдает цинк. То есть на катоде протекает химическая реакция восстановления. Так в цепи инициируется протекание электрического тока.
В итоге мы получаем то, что диод засветился, но на очень короткий промежуток времени, так как один лимон не способен выделять столько энергии. Простейшая схема по сбору батарейки сработала!
Влияние батареек на человека и окружающую cреду
Итак, знали ли вы, что батарейки могут нанести огромный ущерб природе, а также навредить человеку? Ответ – могут. И вот почему: изучив дополнительную литературу и ресурсы интернета, я узнал, что батарейки таят в себе колоссальную угрозу. Экологи подсчитали, что одна пальчиковая батарейка способна загрязнить около 20 квадратных метров земли и около 400 литров воды.
Но, всё же, как этот маленький цилиндрик может навредить нам – людям? Вред батареек заключается в следующем: элементы питания включают в себя опасные вещества, магний, ртуть, олово, свинец, никель, цинк, кадмий, которые способны аккумулироваться в организме вызывая болезни. Отработанные источники питания при сжигании выделяю специфические газы диоксины, отравляющие людей.
Но вместе с тем, батарейки приносят и колоссальную пользу. Например: батарейки нужны нам в электроприборах постоянно. Много пользы они приносят для комфортной жизни! Мы используем их в пультах от телевизора, настенных часах, фотоаппаратах и во многих других электронных приборах.
Что такое переработка батареек и зачем она нужна
Итак, я уже рассказал какую опасность несут батарейки для природы. Я думаю, что не многие задумываются над этой проблемой, потому что никому в голову не придёт, что батарейка - это источник большой опасности как для человека, так и для окружающей среды. Актуальность данной работы обусловлена влиянием химических веществ, содержащихся в батарейке, на окружающую среду и здоровье человека. Данная работа привлекает внимание к проблеме утилизации использованных батареек.
В России существует два завода по переработке использованных батареек – один в городе Челябинске, второй в городе Новосибирске. На заводе в г. Новосибирске сотрудники отбирают щелочные и солевые батарейки от ртутных, серебряных и литиевых, которые там не перерабатываются. Затем с батареек срезается металлическая оболочка. Металлическая часть отделяется от остальных элементов при помощи магнита. Остальные составляющие батарейки: порошок, состоящий из диоксида марганца и графита, бумага и пластик также разделяются на составляющие. Порошок потом используют при создании тротуарной плитки для придания ей темного цвета. При этом он обеззараживается и не наносит вреда окружающей среде и здоровью человека.
Опрос
Мне стало интересно, кто то из моих одноклассников не просто выбрасывает батарейки, а относит их в специальные пункты сбора использованных батареек и я провёл среди своих знакомых опрос – сколько батареек в год они выбрасывают и куда.
Результаты опроса представлены в таблице:
Таким образом, получается, что каждая семья выбрасывает в год примерно 10 батареек. И только два человека относят в пункты сбора использованных батареек. Я, конечно, порекомендовал относить батарейки в специальные пункты сбора, чтобы помочь сберечь окружающую среду.
Таким образом, если 8 человек начнут сдавать батарейки в пункты сбора, то можно спасти 1600 квадратных метров земли и 32000 литров воды. Поэтому всё, что мы можем сделать, защищая окружающую среду, - это проследить, чтобы использованные элементы питания не попадали в баки с обычным бытовым мусором, а оттуда на свалку.
Батарейки: вред и польза
Одинцев Андрей Владимирович
Россия, Тюменская область, город Тюмень, МАОУ СОШ № 92, 5 класс
Заключение
Таким образом, человечество не может отказаться от использования батареек, так как они нужны нам в электроприборах постоянно. Много пользы они приносят для комфортной жизни! Также изучив теоретический материал о влиянии отработанных батареек на окружающую среду, я сделал следующие выводы: выбрасываемые батарейки в мусорные баки, опасны для человека и окружающей среды. Отработанные батарейки необходимо сдавать в пункты приёма для утилизации на специальных заводах. Только специализированная обработка сделает использованные батарейки полезными и безопасными для дальнейшего применения уже в других областях (путем использования их составных частей, которые безопасны для человека и окружающей среды).
Первым кто открыл возможность получения тока иным, чем электризация трением, способом был итальянский ученный Луиджи Гальвани (1737-1798). Однажды он заметил, что лапка мёртвой лягушки пришла в движение при соприкосновении с её нервом стального скальпеля. Это открытие заставило Гальвани поставить ряд опытов для обнаружения причины возникновения электрического тока.
В основе принципа действия различных типов аккумуляторов лежит явление электролиза , где используется его важное свойство – обратимость. Электролиз – изменение химического состава раствора при прохождении через него электрического тока, обусловленное потерей или присоединением электронов ионами.
Аккумулятор – прибор для накопления электрической энергии с целью её дальнейшего использования.
Аккумулятор можно изготовить аналогично гальваническому элементу, использовав для этой цели две свинцовые пластины, погруженные в раствор содержащий одну часть серной кислоты на пять частей воды. Для зарядки аккумулятора соединяют последовательно два таких элемента и амперметр и пропускают через них ток.
Как только через аккумулятор начинает идти ток, возле катода возникают пузырьки водорода. На аноде, как следовало ожидать, освобождается кислород. Однако его выделением дело не ограничивается. Пластина анода постепенно приобретает темно-коричневый цвет вследствие образования на ее поверхности перекиси свинца (PbO2 )за счет того, что некоторое количество кислорода соединяется химически с материалом пластины. При образовании PbO2 ток зарядки падает, указывая на возрастание сопротивления аккумулятора. Когда аккумулятор зарядится полностью, присоединяемый к нему вольтметр покажет напряжение несколько более 2 вольт.
В сущности, процесс зарядки состоит в том, что две одинаковые вначале пластины аккумулятора вследствие электролиза становятся разными; одна из них, по-прежнему остаётся свинцовой (-), а материал другой превращается в перекись свинца (+).
Химические реакции в аккумуляторе протекают следующим образом (в процессе зарядки реакции идут слева направо, при разрядке – в обратном направлении):
При производстве промышленных аккумуляторов положительные пластины покрывают очень толстым слоем перекиси свинца. Отрицательные пластины делают из пористого губчатого свинца.
Напряжение обычной аккумуляторной батареи, состоящей из трех последовательно соединенных аккумуляторов, составляет немногим больше 6 вольт. Коэффициент полезного действия аккумуляторной батареи – около 75%. Цифра указывающая долю запасенной в аккумуляторе электроэнергии проставляется на батарее. Она выражается в ампер-часах . Например 120 ампер-часов. Значит при полной зарядке аккумулятор сможет давать ток в 1 ампер в течение 120 часов, или ток в 2 ампера в течение 60 часов.
Благодаря внутреннему низкому сопротивлению аккумуляторов можно получать очень сильные токи.
Батарею постоянно следует поддерживать в заряженном состоянии частой подзарядкой, даже если она не находится в работе. Зажимы батареи необходимо содержать в чистоте и смазывать вазелином для предотвращения коррозии. Ни в коем случае нельзя допускать замерзания батарей.
Основное применение аккумуляторные батареи имеют для запуска двигателей автомобилей и других машин. Так же их можно использовать как временные источники электроэнергии в отдаленных от населенных пунктов местах. При этом не следует забывать, что аккумуляторы нужно поддерживать в заряженном состоянии (энергия солнца например). В автомобилях будущего аккумуляторы планируется использовать для питания экологически чистых электромоторов.
1. Л.Эллиот, У.Уилкокс, Физика, Москва 1963, ГИФМЛ, стр. 495
Работа батарейки заключается в преобразовании химической энергии в электрическую.
Принцип работы
Это и есть принцип работы классической батарейки. Процессы, протекающие в ней, необратимы. Это говорит о том, что перезарядить источник питания не получится.
Разновидности батареек
Выделяют несколько основных видов, разница между которыми – в материалах, используемых для производства, и таких компонентах как электролит, анод и катод.
Состав – не единственный классификатор. Источники питания также различаются формой, габаритами и пр.
Особенности устройства разных видов батареек
От размеров и формы изделия зависят его конструкционные особенности. Рассмотрим, какие встречаются батарейки.
Цилиндрические
В центре корпуса батарейки находится графитовый стержень – положительный вывод. В ходе эксплуатации на одну из сторон надевается защитный колпачок, уберегающий от повреждений. Между стержнем и минусовой оболочкой помещен электролит и смесь для деполяризации.
Цилиндрические батарейки.
Для удобства маркируются:
- A23 – мини-мизинчиковые;
- AA – пальчиковые;
- ААА – мизинчиковые.
Параметр напряжения – до 6 В.
Квадратные
Дороже младших собратьев, массивнее. Есть солевые и щелочные модели. Особенность – в корпусе размещено 6 компактных источников питания по 1.5 В. Каждое отдельное изделие работает по аналогии с пальчиковой или другой батареей.
Выбирая такой элемент питания, необходимо смотреть на размеры, так как одинаковые модели, но разных производителей, могут отличаться на 1 – 2 мм. Причина – разная толщина оболочки, уберегающей от повреждений.
Квадратные батарейки.
Дисковые
Ассортимент широкий, и подбирая замену, необходимо отталкиваться от прибора, для которого она берется. Как минимум, учитывают габариты установочного места.
Устройство батареи телефона
Устройство батареи смартфона.
Батарея, то есть аккумулятор смартфона – элемент, накапливающий запас энергии, необходимый для работоспособности гаджета в течение часов.
Во многих мобильниках стоят литий-ионные (Li-ion) АКБ, состоящие из двух ключевых частей: пары электродов и электролита. Электроды делают из разных материалов – лития, графита и т.д., и все они подразумевают работу с литием в основе.
Литий – активный метал, то есть он вступает в реакцию с остальными элементами. В чистом виде он настолько активен, что воспламеняется на воздухе, поэтому в батареях смартфонов применяются более безопасную версию – литий оксид-кобальта.
Между двумя электродами расположен электролит – обычно жидкое вещество, пропускающее ток. Когда аккумулятор заряжен, молекулы литий оксид-кобальта задерживают электроны, и высвобождают – когда телефоном пользуются.
Примерный химический состав всех батареек
Чаще всего встречаются такие элементы как: никель, кадмий, свинец, литий, ртуть, цинк, марганец, железо, алюминий. Вещества могут комбинироваться, но все одновременно не используются никогда.
Батарейки – источники питания, используемые для работы разнообразных устройств. Подбирая замену, необходимо отталкиваться от параметров прибора-потребителя. Разновидностей немало, у каждой свои особенности. Производители внедряют новые технологии, чтобы сделать элементы питания безопаснее как для человека, так и для окружающей среды.
1. Изучить и проанализировать различные информационные источники:
Теоретические - изучение и анализ теоретических данных.
Эмпирические - наблюдение, описание.
Батарейка – один из незаменимых предметов в нашей современной жизни, мы ежедневно используем батарейки, даже не замечая этого. На протяжении столетий, люди создавали удобный и практичный источник энергии, что бы облегчить свою жизнь. Успехи в этом направлении, как и научно технический прогресс в целом, вызывали в обществе только положительные эмоции.
Долгое время развитие технического прогресса расценивалось только как ведущее средство покорения природы, главное направление развития общества и улучшения качества жизни человека.
Простая батарейка является ярким примером технического прогресса.
В конце ХХ века люди стали задумываться о других сторонах развития науки и техники, в частности о влиянии на окружающую среду.
Маленькая батарейка – это очень полезная вещь, но она может быть опасной для человека и окружающей среды.
Большинство историков считают, что разработка батареек началась в конце XVIII века. Теме не менее, сделан ряд археологических находок, на основании которых можно заключить, что первые прототипы батареек были изобретены ещё около 2000 лет назад в Месопотамии.
В 1936 году неподалеку от Багдада, в месте Куджут-Рабу, во время земляных работ, рабочие отыскали необычную находку, которая какими-то путями попала в хранилище Национального музея Ирака. В 1938 году на находку рабочих случайно наткнулся немец Вильгельм Кениг, занимавшийся археологическими изысканиями в Ираке.
Это была желтая глиняная фляга размером чуть больше кулака (ок. 13 см в высоту). Горлышко ее было залито битумом, а через слой битума пропущен железный прут со следами коррозии. Внутри прут окружал медный цилиндр высотой около 5 дюймов и диаметром 1,5 дюйма. Его края спаяны оловянисто-свинцовым сплавом. Все было сделано очень просто, безыскусно и до боли напоминало. примитивную электрическую батарею!
Официально принято считать, что история создания батарейки берет начало в конце 18 века.
Луиджи Гальвани изучал реакции животных на различные воздействия. В одном из экспериментов ученый пришел к выводу, что два вида металла присоединенные в лапе лягушки проводят ток. Обосновать свой опыт Гальвани не смог, но история создания гальванического элемента навсегда закрепилась за итальянским биологом. Современные батарейки называются гальваническими элементами - в честь первооткрывателя этого явления.
Это устройство и стало первым в мире автономным химическим элементом.
В 1836 г. английский химик Джон Фредерик Даниель разработал усовершенствованную модель батареи, которая генерировала более устойчивый ток, чем ранние устройства. К этому времени все электрические батареи были первичными, то есть их нельзя было зарядить.
В 1859 году французский физик Гастон Планте изобрел первую аккумуляторную батарею. Она была основана на свинцово-кислотной системе, которая используется по сегодняшний день.
В 1868 г. французский химик Жорж Лекланш разработал "жидкостный" элемент - предтечу "сухого" элемента или батареи для фонарика.
1888 г. – немецкий ученый доктор Карл Гасснер изобрел "сухой" элемент, во многом сходный с нынешними батарейками на основе углерода и цинка.
Старинные и современные солевые элементы
Дальнейшее развитие батарейки было молниеносным и направленным на улучшение её потребительских качеств.
1955 г. –выпущены первые миниатюрные батарейки для слуховых аппаратов.
1958 г. –выпущена никель-кадмиевая (NiCd) аккумуляторная батарея
1956 г. –изготовлена первая 9-вольтовая батарейку, которая в наше время используется, главным образом, в датчиках дыма.
1957 г. – выпущены в свободную продажу первые батарейки для наручных часов.
1959 г. – компания Eveready разработала первые коммерчески успешные цилиндрические щелочные батарейки, перевернувшие наши представления о портативных источниках питания.
Современная жизнь не требует от нас каких-то великих усилий для включения телевизора, работы звонка, весов, часов, лампы, фотоаппарата. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время.
20 век – это не только время расцвета научного прогресса, но и время, когда начинают зарождаться экологические течения по всему миру, ученые начинают задумываться о последствиях загрязнения окружающей среды.
Развитие экологического течения не могло не коснуться использования батареек, ведь содержат в себе достаточное количество химических элементов.
Рано или поздно каждая батарейка выходит из строя, и её нужно выбрасывать. Использованная батарейка незамедлительно попадает в мусорное ведро. Мало кто знает, насколько силен эффект от этих маленьких вещей на окружающую среду и здоровье человека.
При внимательном рассматривании батарейки можно увидеть на каждой специальный знак.
Этот знак на батарейке о многом говорит. Прежде всего предупреждает о том, что пальчиковая батарейка наносит серьёзный вред окружающей среде. Одна беспечно выброшенная пальчиковая батарейка загрязняет тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли или 400 литров воды!
Батарейки разных марок различаются химическим составом, но все они, как правило, весьма ядовиты. Ядовитые вещества выносятся в грунтовые воды, впитываются растениями, поступают в организмы животных.
Из грунтовых вод эти металлы могут попасть в реки и озера или в артезианские воды, используемые для питьевого водоснабжения. Один из самых опасных металлов, ртуть, может попасть в организм человека как непосредственно из воды, так и при употреблении в пищу продуктов, приготовленных из отравленных растений или животных, поскольку этот металл имеет свойство накапливаться в тканях живых организмов.
Свинец накапливается в почках, вызывает нервные расстройства и заболевание мозга.
Кадмий накапливается в печени, почках, щитовидной железе, костях. Вызывает дерматит, провоцирует развитие рака.
Никель и цинк — наиболее часто повреждают поджелудочную железу, кишечник, печень, головной мозг.
Ртуть влияет на нервную систему, мозг, почки, печень. Вызывает ухудшение зрения, слуха, нервные расстройства, заболевания дыхательной системы, нарушения двигательного аппарата. Ртуть – самое опасное вещество, относится к 1-му классу опасности.
Марганец. Избыточное накопление марганца в организме сказывается, в первую очередь, на центральную нервную систему. Это проявляется в утомляемости, сонливости, ухудшении функций памяти. Марганец является ядом, поражающим также легкие, сердечно — сосудистую, вызывает аллергический эффект.
Щелочи — прожигают слизистые оболочки и кожу.
Металлы, содержащиеся в батарейке даже в небольших количествах могут причинить вред здоровью человека. После выбрасывания батарейки коррозируют (их металлическое покрытие разрушается), и тяжелые металлы попадают в почву и грунтовые воды.
Одна батарейка, попавшая в почву, за 2-3 месяца заражает опасными веществами 20 квадратных метров территории. Если же такие отходы сжигают, то опасные вещества выделяются в атмосферу.
Вопросами экологии занимаются и государственные органы, в соответствии с Конституцией Российской Федерации каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам, которые являются основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации.
Возникает резонный вопрос: как поступить?
Минимизация вреда путем утилизации.
Сегодня положение дел с охраной окружающей среды выглядит заметно менее драматично, чем десять и даже пять лет назад. Но этого не достаточно.
В России ежегодно выбрасывают около 20 тысяч тонн батареек, это примерно миллиард штук. Перерабатывается не более 1,7% из них.
По данным Минприроды РФ, пока из 70 млн тонн твердых бытовых отходов, ежегодно образующихся в стране, перерабатывается не более 7%, остальное, как и полвека и век назад, просто захоранивается.
В Китае, для сравнения, в переработку идет около трети.
На сегодняшний день раздельный сбор мусора – это новая линия развития экологического законодательства в России, которая ещё не работает в полную меру.
На сегодняшний день в Ухте имеется несколько пунктов приема отработанных батареек:
ул. Юбилейная, 13
Комсомольская площадь, 3
Магазин DNS, ул. Заводская, 3
Моя гипотеза подтвердилась!
Читайте также: