Piller

**SERDEM** · 03.08.08, 14:27

PİLLER
Kimyasal bir tepkimede ortaya çıkan enrjiyi, doğrudan elektirik enerjisine dönüştüren aygıtlara pil denir. Güneş pili, güneş ışınlarını alaak elektirik akımı üreten, silisyumlu fotodi-
yot bataryası. (Yapma uydularda enerji kaynağı olarak kullanılır.)
Kuru pil, elektroliti durgun olan pil. Ölçek pil, elektromotor kuvveti ölçmeğe yarayan pil: Weston ölçek pili. Termoeelektirik pil, değişik cinsten iki iletkenin, uçları ikişer ikişer
birbirine değecek şekilde birleştirilmesiyle meydana gelen sistem; iletkenlerin deyme nokta-
larında, sıcaklık farkına bağlı olarak bir elektromotor kuvvet meydana gelir. Volta pili, bir sıvıya veya ayrı ayrı sıvılara batırılmış iki elekttrottan meydana gelen elektromotor kuvvet üreten sistem. (Volta pili, bugünkü elektirik pillerinin kaynağıdır.) Yakıtlı pil,bir yakıtın
yanmasından doğan kimyasal enerjiyi doğrudn doğruya elektirik enerjisine dönüştüren cihaz.
Hidroelektirik piller teorisi.
Nükleer Atom pili veya nükleer reaktör, atom fisyon`undan yararlanan enerji kayna-
ğı. Yenileyici pil, uranyum 235 (veya plütonyum) tüketiminden doğan açığın, uranyum 238`-
deki nötronların yakalanmasıyla oluşan pülütonyumla dengelendiği özel atom pili. (Yenileyi-
ci piller, yakıt bakımından büyük tasarruf sağladığı içinçok ilgi çekicidir. Yakıt yeni-
lenmesinde, toryum yoluyla uranyum 233 oluşumundan yararlanılır.)
Bir hidroelektirik pil aralarında bakışımsız (iki elektrodu ayrı) bir voltametre bulunan
bir iletkenler zincirinden meydana gelir. İlk pili Volta yapmıştır (1800); bu pil hafif asitli su
emdirilmiş çuha veya karton rondelalarla birbirinden yalıtılan, yuvarlak bakır ve çinko dizisin-
den meydana gelmiştir. Son bakır levha çinko levhaya bağlandığında madeni telden akım ge-
çiyordu. Bu pilin sakıncalarını (asitli suyun sızarak kısa devre yapması) gidermek için
Cruikshanks,asitli su dolu bir çanak içine yatırılmış bir pilden meydanagelen Çanaklı pil'i
yaptı. 1826'daBecquerel akım verdiği zaman bu pillerin elektromotor kuvvetinde meydana
gelen azalmayı, dokunma yerlerindeki bir değişikliğe, özellikle pozitif elektrot üzerinde elek-
troliz sonucu hidrocen kabarcıkları birikmesine bağlayarak açıkladı. Elektrotlardaki bu kutup-
laşmayı azaltmak için, hidrojen birikintilerini dağıtacak oksitleyiciler katmak gerekir. Bunun
için sıvı ve katı kutuplaşma önleyici maddeler katılmış pillar yapıldı. Poggendroff 1842'de
potasyum bikromatlı pil'i tasarladı; bu pil, sırasıyla Grenet, Ducretet veTrouvetarafından
geliştirilmiştir. Bikromatlı pilin klasik tipi şöyle yapılmıştı: pozitif kutup vazifesi gören karni
kömüründen iki levha, negatif kutup vazifesi gören bir çinko lamanın iki yanına yerleştirilmiş-
ti; üçübirden, potasyum bikromatın asit çözeltisi içine daldırılıyordu. Madeni levha çözeltiye
daldırılır daldırılmaz, şu tepkimeler sonucu akım meydanageliyorda: bir potasyum ve krom
çift sülfatı oluştururken, tepkimede açığa çıka oksijen hidrojenle birleşerek kutuplaşmayı ön-
ler. Elektromotor kuvveti 2V olan bu pillerin debisi oldukça yüksektir. Bunsen pili'nde (1842)
kutuplaşma önleyici olarak nitrik asit kullanılır.Kutuplaşma önleyicisi bir tek katı maddeden meydana gelen piller arasında en kullsnışlısı Leclanche pili'dir (1868); amonyum klorur içeri-
ği içine daldırılan bir çinko çubuk negatif kutup görevi yapar: ortada gözenekli bir kap veya
bezden bir torba bulunur; bunun içine karni kömüründen bir çubuk konup etrafına basınçla
manganez dioksit doldurulur: elektromotor kuvveti 1,5 V olan bu pil, düşük şiddette akım üre-
tir. Zil,tttelefon gibi kesik akımlı işlerde kullanılan bu pil Fery tarafından geliştirilmiştir. Fery
pilinde bir çinko levhadan meydana gelen negatif elektrot kabın dibine yatay olarak konur;
pozitif elektrot, katalizör görevi yapan gözenekli kömürden yapılmıştır; elektrolit yine aman-
yum klorür çözeltisidir; sıvının üst kısmında eriyen havanın oksijeni, kutuplaşma önleyici rolu
oynar. Aynı ilkeyle soğurucu veya jelatiinli bir maddeyle elektroliti durgun hale getirilen ve cep fenerlerinde kullanılan kuru piller yapılır.
Ayrıca, iki sıvılı kutuplaşmayan piller gerçekleştirilmiştir; bu pillerde elektrotlar iki ayrı
maddeden yapılmıştır ve her biri yapıldığı maden tuzunun eriği içine daldırılır. Bu tür pillerden ilki 1836'da ortayaçıkan Daniell pili'dir:çinko sülfat eriyiği bulunan bir kaba bir çinko çubuğu batırılır: bu kap içine konan gözenekli bir başka kapta doymuş bakırsülfat eriyiğine batırılmış bakır bir silindir ardır. Bu pil, 1,08 V'luk bir elektromotor kuvveti verir.
Derişmeli piller dekutuplaşmayan pillerdendir: her iki elektrotta aynı madenden yapılır ve her biri bu maden tuzunun farklı derişiklikte eriyiklerine batırılır. Elektromotor kuvvet, eriyiklerin derişiklik derecesine bağlıdır; pil akım verirken daha az derişiklik eriyikte bulunan elektrot erir; pozitif kutbu meydana etiren öbür elektrotun kütlesi, içinde bulun duğu daha derişik eriyik zararına artar; böylece her iki eriyiğin derişiklik derecesi eşit hale gelir.
Gazlı piller'de elektrotlara gaz emdirilmiş ve elektrotlar basınçlı bir gaz içine yerleştiril-
miştir. Eriyiklerin pH'ı derişmeli pillerden türeyen pillerle ölçüle bilir. Bir pilin, elektromotor kuvvet, direnç gibi sabitleri geleneksel metodlarlaölçüle bilir. Karşı koyma metodunda Daniell
piliLamiterClarkpili,Westonpili gibi kutuplaşmayan ölçek pillere başvurulur;Weston pilin-
de, sodyum malgaması, kadıniyum sulfat ve elektromotor kuvveti 20*C'da 1,01830 V olan civa sulfat bulunur.
* Piller teorisi
Helmholtz tersinir piller için termodinamik bir teori tasarladı; bu teori, pil içinde meyda-
na gelen elektirik alış verişine dayanır. Pillerin elektromotor kuvvetlerinin, her elektrodun için-
de bulunduğu eriyikle dokunma yüzeyinde, elektrottan eriyiğe ve eriyikten elektroda iyonların geçmesine dayandığı kaul edilerek, iyon teorileri kurmak mümkün olmuştur. Elektromotor kuvvetleri düşük ve dirençleri fazla olduğu için, piller paralel veya seri bağlanarak bataryalar
yapılabilir. Verdikleri enerji çok pahalıdır. En büyük avantajları taşınabilir olmasıdır.Piller, te-
lefonda, telgrafta, zillerde ve cep lambalarında kullanılır; bunların yerine çoğu akümülatörler
tercih edilir. Ayrıca, elektroliz olayları meydana gelmeyen bazı üreteçlerede <<pil>> denir:
termoelektirik piller, fotoelektirik piller gibi.
Yakıtlı pil'lerde, elektroliz olayındaki dönüşümün tersi meydana gelir. Bu piller, hareket-
li parçaları olmayan, verimi yüksek, sessiz ve bir bütün halinde üreteçdir. Çoğunda yakıt ola-
rak hidrojen kullanılır; fakat hidrokarbonlarla, metanol, amonyak ve metollerle çalışan çeşitli örneklerde vardır.Ancak bu pillerin yapımında daima güçlüklerle karşılaşılır.
Güneş pilleri'nin çalışma ilkesi, transistörlerin ilkesine benzer. Bu piller, yarı iletken cisimlerin monokristallerinden meydana gelir. Mesela, iki bölgeye ayrılmış bir silisyum levha kullanıla bilir: bu bölgelerden biri ışık alır ve yabancı madde olarak bor taşır, yani Ptipindedir; N tipinden olan ikinci bölgede ise yabancı madde olarak fosfor atomları vardır; P bölgesine gelen fotonlar silisyum atomlarına çarparak elektronları koparır; bu elektronlar, bütün yerleri tutul-muş olan N bölgesine giremez ve P tabakasında kalarak boşlukları doldurur. Bu olayın sonucu olarak, iki bölgearasında 0,56 V'luk bir potansiyel farkı şeklinde ortaya çıkan bir elek-
tron dengesizliği meydana gelir. N bölgesine madeni bir levha, P bölgesine bir halka yapıştırı-
larak bupotansiyel farkı toplanır. Bşekilde düzenlenen güneş pillerinin verimi, %15'gibi yüksek bir seviyeye ulaşır, fakat maliyet fiyatlarının yüksekliği yüzünden henüz kullamağa elverişli değildir
Atom pili. Bir uranyum veya plütonyum çekirdeğinin fisyonu sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar. Ayrıca yeni fisyonlara yol açabilecek birçok nötron yayılır. Böylece zincir-
leme bir tepkime doğar. Bu tepkime kontrol edebilecek kadar ağır gelişirse bir atom pili elde
edilir. Fisyonda serbest kalan enerji ısı şeklinde açığa çıkar ve bir akışkanın dolaşımıyla ısı pil-
den alınır. Pillerin çok değişik tipleri vardır. Mesela bazı pillerde nötronlar, yavaşlatıldıktan sonra bazılarında hızını kaybetmeden kullanılır. Fisyona uğrayan madde, tabii uranyum, plü-
tonyum veya tabii uranyumdan daha iyi özellikleri olan uranyum 233 ve urauym 235 çekirde-
ğinin fisyonu sırasında ortalama 2,5 öntron yayılır.Bunlar hızlı nötronlardır ve bir kısmı yeni fisyonlara yol açar. Fakat genellikle bunların sayısı çok düşüktür. Bu yüzden, uranyun fisyo-
nunun etkin süresini uzatmak için, nötronları yavaşlatma yolları aranır; bu amaçla uranyum, hafif çekirdekli bir ortam içine yayılır. Yavaşlatma sırasında nötronlar, pil malzemesinde, ö-
zellikle uranyum 238 içinde yakalanarak kaybolur.Nötronların bir kısmıda pilin dışına çıkar.
Bu yüzden, zincirleme tepkimeyi meydana getirmek için bir nötronu korumak güçleşir. Bu ko-
ruma için şu şartlar gereklidir:
1-)Nötronların pil dışına kaçışını azaltan ve <<kritik hacim>> denilen minimum bir hacim;
2-) Fazla miktarda nötron soğuran bazı elementlerden temizlenmiş ve <<nükleer saflık>> denilen çok yüksek saflık derecesine getirilmiş malzemeler;
3-) Uranyum ve yavaşlatıcının en uygun şekilde yerleştirilmesi:
4-)Pili saran ve kaçacak nötronların bir kısmının çarparak geri dönmesini sağlayan, genellik-
le grafitten yapılmış bir reflektör.
Bu şartlar, tabii uranyum yerine 235 izotopu veya plütonyumla zenginleştirilmiş uran-
yum kullanılırsa daha basitleşir;çünkü bu durumda nötron fazlalığı ve reaktiflik daha büyüktür
Pil, içine konulan ve nötronları soğuran bir maddeyle kontrol edilir. Bu alanda en çok kullanı-
lan madde kadmiyumdur.Bu kontrol, fisyonda nötronların bir kısmının belli bir gecikmeyle ya-
yılmasına bağldır. Geciken nötronların sayısı, bütün fisyon nötronlarının %1'inden azdır; fakat
reaktiflik yeterince zayıfsa, nötronların 1 dakikaya ulaşan gecikmelerinin kadmiyum kontrol
çubuğunun yer değiştirmesiyle küçük reaktiflik değişimini dengeleyebilmesi için bu sayı yeter-
lidir.
* Atom Pillerinin Kullnılması
İlk atom pilleri, plütonyum üretmek için yapılmıştı. Plütonyum, uranyum 238'den bir nöt-
ron alarak meydana gelir. Bu madde ile atom bombası yapılabilir ve zaten ilk defa bu alanda
kullanılmıştır. Plütonyum ayrıca, büyük bir reaktiflik taşıyan ve ikincil pil denilen yeni pillerin
yapılmasında kullanılabilir; fakat kısa bir süre sonra pillerin kullanma alanları genişlemiştir.
Radyoaktif izotopların hazırlanması. Tıpta, biyolojide v.b. kullanılan bu maddeler, genel-
likle kararlı bir elmenti pil içinde belirli bir süre ışımaya tutarak elde edilir. Mesela kobalt 60, kütle numarası 59 olan klasik madeni kobaltı ışımaya tutarak üretilir. Işımadan faydalanma. Pil, özellikle nötron bakımından çok yoğun bir ışıma kaynağıdır; bunlardan, fizik, teknoloji, biyoloji deneylerinde yararlanılır. Mesela fizikte yavaşlatılmış nötronlar, katıların magnetik ya-
pısını incelemekte kullanılır. Öbür deneyler, yoğun ışımaya tutulan malzemenin tepkisini incele-
mek amacını güder. Gerçekten bir çok madde ışımanın etkisiyle önemli dönüşümlere uğrayan
fiziksel ve mekanik özellikler taşır. Bu olayın incelenmesi, daha güçlü pillerin yapımı bakımın-
dan önemlidir. Biyolojide, ışınmaların yol aça bileceği değişimler incelenir; fakat pillerin temel uygulama alanı enerji üretimidir. 1939'da birkaç fizikçinin dikkatini çeken bu üretim şekli, an-
cak 1954'den sonra gerçekleştirilmiştir. Bu enerji, gerek bir atom motorunun, gerek elektirik üreten sabit bir tesisin çalıştırılmasında kullanılır. Bir atom santralinin çalışma ilkesi basittir:
bir akışkan fisyonla yüksekbir sıcaklığa ulaşmış uranyum içinde dolaşır. Bu şekilde ısınan akış-
kan ısı değiştiricilerinden geçer ve orada birkaç yüz derecedeki sıcaklıkta su buharı üretir. Bu buhar, kömürle çalışan termik santraldaki gibi kullanılır. Bu teknin en kolay olanıdır, fakat
dünyanın heryanında, verimi daha yüksek başka tip sanralların kurulmasına çalışılmaktadır.
Mesela Amerika'da yavaşlatıcı olarak sudan faydalanan bir pilin kullanılması düşünülmektedir.
Bu su, pilinin çalışması sırasında kaynamaya başlar ve elde edilen buhar doğrudan doğruya bir
türübünü çalıştırmak için kullanılır. Çeşitli ülkelerde başka ilkelerde incelenmektedir. 1gr uran-
yum fisyonunun 3 ton kömürün yanmasıyla elde edilen enerjiyi verdiği bilinirse atom enerjisinin
olağanüstü imkanları kolayca anlaçılır.
Teknisyenlerin amaçlarından biri, uranyumun mümkün olduğu kadar fazla kısmının fisyo-
na uğrayabileceği piller yapmaktır. Tabii uranyumdan faydalanan bir pilde uranyumun yanlız çok bir kısmı kullanılabilmektedir. Gerçekten yanlız uranyum 235 doğrudan doğruya tepkimeye girer. Uygun miktarda kullanılınca zincirleme tepkime durur. Pilin ömrü, uranyum 238 içinde nötron yakalanması sonucunda meydana gelen pulutonyumla uzatılır, fakat nötronları soğuran bazı fisyon ürünlerinin etkisiyle doğan pil zehirlenmesi, uranyumdan faydalanma oranını düşü-
rür. Bununla birlikte gerçekten uranyumun büyük bir kısmını kullanacak pillerin yapılması mümkün görülmektedir. Bunun için yenileyici piller denilen ikincil pillerde, uranyum 235 veya daha elverişli olan uranyum 233 veya plütonyumla zenginleştirilmiş uranyum kullanılır. Bugün bir atom santraliyle sağlanan elektriğin fiyatı küçük çapta geleneksel tesislerden sağlanan elektriğe göre daha yüksektir. Fakat yeryüzü, geleneksel yakıtlardan çok daha büyük rezerv-
leri olan yeni bir enerji kaynağına kavuşmuştur. Gerçekten fisyonla elde edilecek enerji rezev-
lerinin kömürden ve diğer fosil yakıtlardan çıkarılan enerji kaynaklarından yimi beş defa fazla olduğu tahmin edilmektedir. Bir atom motoru aynı ilkelere göre çalışır. Personeli ışımaya karşı korumak için atom pilini çok büyük bir kap içine yerleştirmek gerektiğinden, atom motoru an-
cak büyük boyutlu taşıtlarda kullanılabilir; bu yüzden otomobillerde kullanılması mümkün gö-
rülmemektedir. A.B.D.'de atom denizaltıları ve Rusya'da bir buz kıran yapılmıştır. Atom mo-
torunun ilgi çekici yönlerinden biri, taşıtın çok uzun süre yakıt ikmali yapmadan gidebilmesini
sağlaması ve denizaltılarda yakıt artığı bırakmamasıdır.
*Tarihçe:
Fisyon, 1938'de alman Hahnn ve Strassman tarafından keşfedildi. Bu yeni olay, Fransa'-
da Halban, Joilet-Curie, Kowarski, F. Perrin ekibi, İngiltere'de Frisch, Amerika'da Fermi
tarafından incelendi. Daha 1939'da fransız ekibi, nötranların fisyon sırasında yayıldığını ve sa-
yılarının bir zincirleme tepkime doğurmağa yeterli olduğunu ıspatladı. Bir ağır su ve uranyum bütünü içinde zincirleme bir tepkime meydana getirmek için plalar yapıldı. Bu çalışmalar 1940 haziranında kesildi. Amerika'da Fermi 2 aralık 1942'de Chicago'da ilk atom pilini yaptı. Bu pil 50 ton uranyum ve 500 ton grafit yığını halindeydi. Bu deneyin başarıya ulaşması Amerika hü-
kümetini askeri amaçlarla nükleer araştırmalara çok büyük ölçüde maddi imkan sağlamağa yö-
neltti. Plütonyum üretmek için düşünülen piller Handford'da yapıldı. Bu ilk plütonyum, atom bombası yapımında kullanıldı. İkinci dünya savaşından sonra, büyük ülkeler atom enerjisini ge-
liştirme programları hazırlandı. Birkaç kW gücündeki deney pilini daha güçlü deney pilleri izle-
di. 1955'te Amerika'da bir atom denizaltısının ve Rusya'da küçük bir elektirik santralının çalış-
mağa başlamasıyla enerji üretimina geçildi; sonra İngiltere'de 1956'da yaklaşık olarak 500000 kW gücünde bir santral kuruldu. 1940'tan sonra çeşitli ülkelerde çalışmalara devam edildi. 1955'te toplanan Cenevre konferansında, bütün ülkelerin bilim adamları aldıkları sonuçları tar-
tıştılar. Bu konferans, barışçı amaçlarla kullanılacak atom enerjisi devrini açtı. 1956'da Birleş-
miş Milletler bünyesinde bir Milletlerarası Atom ajansı kuruldu.

Konu Bilgileri
	Konu Başlığı Piller	Konudaki Cevap Sayısı 0
	Şuan Bu Konuyu Görüntüleyenler	Görüntülenme Sayısı 1289

Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir)