La Pila di Volta
L’invenzione della Pila è da attribuirsi allo scienziato comasco Alessandro Volta (1745-1827), che arriva a tale scoperta dopo una serie di esperimenti. L’intuizione di Volta è geniale, riprende alcuni studi effettuati in precedenza da Luigi Galvani, e si basa sul presupposto che aumentando i contatti metallici cresce in maniera proporzionale il fenomeno elettrico. Da questo si sprigiona un potenziale elettrico di grande intensità.
Il prototipo della Pila è formato da elementi simili tra loro (c.d. elementi voltaici) sovrapposti fino a formare una colonna. Ciascun elemento voltaico è costituito da un disco di rame e da uno di zinco, uniti da uno strato di cartone o feltro, imbevuto di acido solforico. In sostituzione del rame si può utilizzare anche l’argento, mentre lo zinco può essere sostituito dallo stagno.
La pila funziona con il collegamento degli estremi tramite un conduttore elettrico che riesce a creare un circuito nel quale scorre corrente continua. Per mantenere il flusso di corrente continua è necessario mantenere una differenza tra i due poli opposti, e proprio a questo serve la Pila, che è il primo generatore di elettricità inventato nella storia. Per comprendere il funzionamento della Pila è necessario ricordare che non tutti i metalli presentano lo stesso legame con il nucleo. In alcuni di essi, come per esempio lo zinco, gli elettroni sono legati in modo più debole con il nucleo.
Per questo, se proviamo a collegare una barretta di zinco con una di rame, avviene un passaggio di elettroni dal primo al secondo. Se nello zinco si verifica un difetto di elettroni, nel rame vi è un eccesso. Alla luce di questo lo zinco rappresenta il polo negativo, mentre il rame sarà il polo positivo. Il passaggio di elettroni dura poco, fino a quando non si raggiunge una situazione di equilibrio. Questo fenomeno di scambio di elettroni e le sue conseguenze viene denominato “Effetto Volta”.
I due elettrodi di carica opposta generano una corrente elettrica di verso opposto. La soluzione elettrolitica contenuta negli elementi voltaici (acqua e acido solforico) contribuisce a creare un’energia chimica che consente un flusso di corrente continua. Tale flusso produce energia elettrica in grado di tenere accesa una lampadina. Le due barre di metallo (di zinco e rame)sono gli elettrodi della Pila: polo negativo (catodo), e polo positivo (anodo).
Alessandro Volta costruisce il primo prototipo della Pila nel mese di dicembre 1799, ma pare si sia trattato di un dispositivo assai generico. L’esperimento di Volta si basa sull’osservazione del flusso elettrico tramite la contrazione dei muscoli di una rana morta, cui vengono applicati due elettrodi collegati alle parti estreme della pila. Il fenomeno osservato prende il nome di “galvanismo”. E’ in una lettera del 20 marzo 1800 inviata a Joseph Banks, Presidente della Royal Society di Londra, che Alessandro Volta annuncia e descrive l’invenzione della sua famosa pila.
Nel 1801 lo scienziato mostra la pila a Napoleone Bonaparte, presso l’Institut de France. Volta riceve una medaglia d’oro per la sua geniale scoperta, ed anche una discreta somma di denaro.
Inoltre, sfruttando la riproduzione della pila, i due scienziati William Nicholson ed Anthony Carlisle ottengono i gas idrogeno ed ossigeno, tramite il processo di elettrolisi dell’acqua. Alcuni anni dopo la scoperta della pila di Volta, lo scienziato Humphry Davy ipotizza che gli effetti elettrici teorizzati da Volta sono provocati da mutamenti di tipo chimico. Inizialmente la scoperta di Volta viene denominata “apparecchio elettromotore” oppure “organo elettrico artificiale”, poi le viene attribuito il nome di “Pila” che è in uso ancora oggi. La pila di Alessandro Volta è servita per studiare la trasmissione dei segnali nel telegrafo elettrico.
Per “Pila” noi intendiamo tutte le batterie per il funzionamento degli apparecchi elettrici, a prescindere dalla forma. Le pile utilizzate attualmente sono a secco, e funzionano essenzialmente come quella inventata da Alessandro Volta, ma oltre ad essere più pratiche, le pile a secco hanno una maggiore durata.
