LA PILA DI VOLTA: RAME, ZINCO, CARTONE
Le cinque leggi che regolano la tensione
Napoleone Bonaparte, indicando la pila al proprio medico Corvisart, disse: “Dottore, ecco l'immagine della vita: la colonna vertebrale è la pila, il fegato è il polo negativo, la vescica il polo positivo”. Era una sciocchezza, ma non fu sicuramente il solo a pensare che la corrente elettrica fosse il segreto delle funzioni vitali. Luigi Galvani (anatomista) nel 1786 aveva scoperto che, toccando simultaneamente i muscoli di una rana con un archetto metallico, i muscoli si contraevano. Ne dedusse che le zampe del batrace contenessero quella che chiamò elettricità animale. Volta notò però che l'esperimento riusciva bene se l'archetto era formato da metalli diversi (per esempio zinco e rame) e ipotizzò il contrario, che la carica elettrica fosse nei metalli e che la rana fungesse da elettroscopio.
Il problema non era costruire una rana artificiale. Volta doveva mostrare che mettendo a contatto elementi diversi si generava una forza elettromotrice (f.e.m.) e cercava di rilevarla con uno strumento, tenendo presente che ce n'era uno solo:
l'elettroscopio. Con un colpo di genio modificò il normale elettroscopio a foglie, che poteva rilevare soltanto la differenza di potenziale (d.d.p.) di qualche centinaio di volt, quindi elaborò la teoria del contatto. La scoperta sta nel fatto che due metalli eterogenei, posti a contatto, si elettrizzano a diverso potenziale. Se i metalli sono zinco e rame, è lo zinco a disporsi a potenziale più alto. Fondamentale fu l'impiego dell'elettroscopio “seconda serie” con cui Volta condusse le esperienze con archetti bimetallici di zinco e rame.
Distinse due classi di conduttori. La prima (i perfetti elettromotori, come metalli, mercurio, carbone) col contatto eterogeneo dà differenza di potenziale. La seconda classe (imperfetti elettromotori, come soluzioni acquose di sali e di acidi) conduce elettricità ma non dà differenza di potenziale. Volta enunciò dunque le leggi sulle tensioni.
1- Nel contatto di due conduttori eterogenei qualsiasi si stabilisce fra essi una d.d.p.
che dipende soltanto dalla natura dei due conduttori e dalla loro temperatura (cioè la d.d.p. è indipendente dalla forma e grandezza dei conduttori, dall'estensione del contatto...).
2- In una catena aperta di conduttori, la d.d.p. agli estremi dipende unicamente dalla loro natura e dalla loro temperatura.
3- In una catena aperta di soli metalli (conduttori di prima classe) la d.d.p. fra quelli estremi è la stessa che si avrebbe se questi fossero in contatto immediato. Questa legge, detta dei metalli intermedi, autorizza per esempio a saldare due conduttori nel punto di contatto perchè la saldatura non produce variazioni di potenziale.
4- In una catena chiusa formata di soli metalli, tutti alla stessa temperatura, la forza elettromotrice risultante è nulla.
5- La f.e.m. risultante è pure nulla se la catena è aperta ma con gli estremi del medesimo metallo.
(corollario della 3).
Queste leggi costituirono praticamente le istruzioni per costruire la pila.
Nel 1800 Volta studiò varie combinazioni di metalli diversi, che mise in contatto tramite soluzioni salate o acidule, invece che da muscoli di rana. Il prototipo, costituito di tazze semipiene di acqua salata che collegavano metalli diversi, fu presto sostituito dal modello “napoleonico” a colonna: dischi di rame a contatto con dischi di zinco, separati da dischi di cartone o panno inumidito d'acqua salata o acidula.
L'ordine diventa: disco di rame, disco di zinco, cartone e poi ancora rame zinco cartone e così via impilati l'uno sull'altro. Tra il primo elemento di sopra e l'ultimo di sotto si generava una tensione N volte quella esistente tra rame e zinco di un elemento e si poteva ricavare un flusso continuo di corrente elettrica.
Poche invenzioni furono subito capite nel loro valore come la pila per generare la corrente elettrica, che stimolò le fantasie nascoste degli studiosi. Humphry Davy cominciò subito a separare gli atomi di molecole dotate di legami chimici molto forti e tra il 1807 e il 1808 ottenne per primo il sodio, il potassio, il magnesio, il calcio, il bario e lo stronzio. Il suo assistente e pupillo Faraday continuò l'opera scatenandosi con le leggi generali dell'elettrolisi, nel 1833. Il dislivello tra i due poli di un elemento (la d.d.p.) venne preso come unità di misura della tensione: il Volt, per la scienza e per la storia.
BO GIAN CARLO (Tratto da Tuttoscienze - La Stampa)
