L'histoire De La Pile

I- BIOGRAPHIE D’ALESSANDRO VOLTA

Alessandro Giuseppe Antonio Volta, un physicien Italien, est le créateur de la première pile: la pile voltaïque.

Né le 18 février 1745, il grandit à Côme, en Italie, dans sa ville natale. Lorsqu’il atteint l’âge pour faire ses études, il part à Rome dans l’Université de Pavie. Alors qu’il n’est encore qu’un étudiant, il rédige un livre directement écrit en latin. En 1774 à l’âge de 29 ans, passionné par la physique, il devient lui-même professeur de physique à l’Ecole Royal de Côme. Un an plus tard il met au point l’électrophore, la première machine à influence*. A partir de 1780 jusqu'à 1783 il voyage de la France jusqu’aux Pays-Bas en passant par l’Allemagne et l’Angleterre.

Le 17 mars 1800 il met au point la première pile : la pile voltaïque tiré de son nom Volta. La pile voltaïque est la première pile électrique. Après de nombreuses années d’études d’invention et de découverte, Alessandro Volta se retire à Côme puis décède le 5 mars 1827 âgé de 82 ans.

II- QU’EST-CE QUE LA PILE ?

A- Les expériences et constations

De l’anatomiste Galvani

C’est en 1786, à l’aube de la Révolution Française, que Galvani observe la contraction soudaine des muscles d’une grenouille suspendue à un crochet de cuivre en contact avec une plaquette d’acier (il a alors utilisé un scalpel en acier). Un de ses collaborateurs lors de l’expérience a remarqué une étincelle. Galvani pense alors que la grenouille a produit de l’électricité.

L’électricité a pour lui une origine organique et ne peut être créée que par des tissus vivants.

B- La controverse de Volta

Mais à la même époque, Alessandro Volta s’oppose à cette thèse. Pour lui, la grenouille ne produit pas l’électricité qui fait réagir son muscle mais subit cette électricité. Volta enchaîne alors les expériences jusqu’en 1800 où, dans son laboratoire, la première pile est née : c’est une superposition de disques constitués à partir de cuivre, de zinc et d’un drap imbibé par de l’acide sulfurique dilué. Cet empilement fut donc appelé pile : lorsqu’il touchait en même temps la rondelle supérieure et la rondelle inférieure, il recevait une décharge. Cette expérience prouve bien que l’origine de l’électricité n’est pas organique. C’est sur ce modèle que les physiciens futurs construiront petit à petit la pile de nos jours

C- Evolution jusqu’à la pile saline

36 ans après le premier prototype de Volta, un physicien anglais nommé Daniell construit les vraies premières piles grâce à deux piles séparées. Cependant, elles n’étaient pas très efficaces à cause de leur courte durée de fonctionnement. Des années plus tard, c’est un français, Georges Leclanché, qui inventa une pile plus performante (appareil transformant en énergie électrique l’énergie dégagée au cours d’une réaction chimique.). C’est finalement en 1888 que Carl Gassner améliora l’invention de Leclanché et mis au point la première pile sèche, celle que nous utilisons encore aujourd’hui. C’est la pile saline.

III- FONCTIONNEMENT DE LA PILE VOLTAIQUE

Une pile électrique est un dispositif transformant l’énergie chimique en énergie électrique.

Le savant Alessandro Volta découvrit que lorsque l’on mettait en contact deux métaux différents et que nous les relions par un conducteur (la cuisse de grenouille peut être un conducteur) on fabriquait de l’électricité. La première pile électrique, la pile voltaïque, donc, était un empilement de saumure, puis de ronds de cuivre (ou d’argent), puis de zinc*.Le tout est répété plusieurs fois. Ici, les ronds d’argent et de zinc sont les deux métaux différents et le saumure est un conducteur.

Au niveau atomique, une réaction produit deux électrons qui vont transiter dans le circuit électrique, pour atteindre le disque de cuivre. Les électrons vont alors rencontrer deux molécules d'eau, et une autre réaction de réduction va se produire. On constate ainsi que le disque de zinc est petit à petit consommé et qu'il y a production de dihydrogène.

La mise en série des couches permet d'obtenir une tension électrique plus élevée.

Quelques années après cette découverte, la pile Daniell révolutionna à nouveau le monde de l'électricité : elle fut à l'origine de nos piles modernes

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Composition de la Pile Voltaïque

Une pile voltaïque est composée de disques de cuivre, de zincs séparés par des draps imprégnés d’eau acidulée.

IV- FONCTIONNEMENT DE LA PILE MODERNE

Le boîtier d'une pile abrite une réaction chimique entre deux substances. L’une peut céder des électrons (matériau réducteur), et l’autre les absorbe (matériau oxydant). Chacune de ces réactions chimiques est dite « demi-réaction ». Lorsqu'elles sont proprement combinées, elles forment une réaction d'oxydo-réduction. Chaque demi-réaction survient dans une solution où se produit un échange d'électrons. Ce sont ces électrons qui sont échangés entre les deux substances. Pour assurer l'équilibre des charges électriques, il faut relier les deux solutions à l'aide d'un pont salin, système qui permet le transport de certains ions tout en interdisant la circulation du solvant.

Chaque élément du couple oxydant/réducteur est relié à une électrode. Ces électrodes, lorsqu'elles sont reliées à un consommateur électrique, provoquent la circulation d'un courant électrique ; la réaction chimique provoque une circulation de charges (électrons, ions). Une pile fournit donc du courant continu. La borne (-) d'une pile correspond à l'anode où se produit la réaction d'oxydation qui va fournir les électrons. La borne (+) d'une pile correspond à la cathode où se produit la réaction de réduction qui va consommer les électrons. (voir le lexique)

Composition de la Pile moderne.

De nos jours, la pile n’a plus le même aspect et donc n’utilise plus les mêmes matériaux. Elle est constituée de matériaux plus élaborés : une tige en carbone, autour, de l’oxyde de manganèse*,

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