FORMULES de PHYSIQUE
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PILE
-pile
Une pile est un appareil générateur de courant -en général continu- dont les intermédiaires de production énergétique sont :
-une réaction chimique (piles électriques, galvaniques, électrolytiques)
-des photons (pile solaire, photovoltaïque)
-des matières fissiles (pile atomique)
-des reconstitutions chimiques, c'est à dire l'inverse de l'électrolyse (pile à combustible)
PILE ÉLECTRIQUE
-principe transformation d'une énergie chimique en électrique
Formée de métaux (électrodes) comme Zn,Li,Cu...et d'électrolytes comme H²SO4 ou CuSO4....( piles Volta, Daniell, etc)
-caractéristiques >>> non rechargeable
Eléments de 1,5 Volt pour les salines et alcalines et 4,5 V pour celles au lithium
La borne (-) est l'anode , siège d'oxydation et fournisseuse d'électrons
Exemple d'une pile galvanique Zn, Cu et H²O >>>
il y a une part d'oxydation (à l'anode) Zn donne Zn2+ + 2 électrons et produit -0,76 Volt
et une part de réduction (à la cathode) Cu2+ + 2 électrons donne Cu et produit -0,35 Volt
La somme donne # 1,2 Volt
Exemple d'une pile électrolytique
Ici on fournit de l'énergie électrique pour provoquer une réaction chimique (électrolyse, qui par exemple va dissocier de l'eau incluse dans une solution sodique, en H² au pôle - et en O² au pôle +)
Étalonnage les éléments de pile-étalon ont une force électromotrice unitaire de 1,0183 Volt (élément Weston) ou 1,3 Volt (élément pile mercurielle)
Formules de Helmoltz (pour le bilan énergétique des piles):
U = U / Q + T.ΔU / ΔT
où U(V)= force électromotrice
U(J)= énergie interne
T(K)= température absolue
Q(C)= charge
et F = U.Q
avec F(J)= énergie de Helmoltz (ou énergie libre)
Résistance interne d'une pile
L'intensité i(A) débitée par une pile est: i = U / (R + Ri)
et la puissance est P = U².R / (R + Ri)²
où U(V)=potentiel électrique
R(Ohm)= résistance du circuit
Ri(Ohm)= résistance interne de la pile
PILE PHOTOVOLTAÏQUE
La technique photovoltaïque permet de transformer l'énergie lumineuse (usuellement solaire) en électricité
Voir chapitre spécial
PILE ATOMIQUE
C'est le nom simpliste d'un réacteur nucléaire
PILE à COMBUSTIBLE
-principe
C'est l'inverse d'une électrolyse, à température de (60° à 120°) C
-sur 1 électrode on crée une oxydation d'un combustible gazeux réducteur (comme H² ou méthanol)
-sur l'autre électrode on favorise la réduction d'un gaz oxydant (comme O² ou air)
-entre les 2 il y a un un catalyseur (comme Pt ou KOH)
Il y a production d'eau et de courant électrique de (gamme de 1kW à 100 MW)