Keemilised vooluallikad Mis on keemiline vooluallikas? Keemiline vooluallikas on seade, milles elektrokeemilises reaktsioonis vabanev energia muundub vahetult elektrienergiaks. Liigitamine Keemilised vooluallikad jagunevad ühekordselt ja mitmekordselt kasutatavaiks. Terminid Ühekordselt kasutatavaid saab tühjendada, s.t neist energiat elektrivooluna tarbida ühekordselt (pidevalt või vaheaegadega). Ühekordselt kasutatav keemiline vooluallikas on tehnikaterminites väljendatuna primaarne (esmane) vooluallikas, lühemalt primaarvooluallikas ehk primaarallikas. Primaarelemendi kohta kasutatakse veel ka ajaloolist nimetust galvaanielement. Mitmekordselt kasutatavad vooluallikad on tühjendamise järel elektrivooluga laetavad; laadimisel muundub tarbitav elektrienergia aktiivainete keemiliseks energiaks. Tehnikaterminites väljendatuna on laetav keemiline vooluallikas sekundaarne
Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. (Timotheus, 1999:259) 1.1. Galvaanielemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. (Karik, Palm, Past, 1981:209) Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt (keemiline ühend, mis juhib elektrit, lagunedes ise selle toimel (VSL, 1983:168)) on pasta kujul. (Timotheus, 1999:259) Kuivelementide hulka kuuluvad näiteks Danielli-Jacobi, Grené, Volta ja Leclanche’i element. Lähemalt tutvustan neist kaht viimast. 1.1.1. Volta element
Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. (Timotheus, 1999:259) 1.1. Galvaanielemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. (Karik, Palm, Past, 1981:209) Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt (keemiline ühend, mis juhib elektrit, lagunedes ise selle toimel (VSL, 1983:168)) on pasta kujul. (Timotheus, 1999:259) Kuivelementide hulka kuuluvad näiteks Danielli-Jacobi, Grené, Volta ja Leclanche'i element. Täpsemalt seletan neist kaht viimast. 1.1.1. Volta element
nn kasvuhoonegaasi) jäägid tavapäraste põlemisprotsessidega võrreldes 40-60% väiksemad. Oluliselt väheneb inimesele kahjulike lämmastik- ja vääveloksiidide ning tahkete osiste emissioon. Tänu kütuseelemendi suurele kasutegurile on võimalik ohjeldada tänast fossiilsete kütuste raiskamist ning oluliselt vähendada keskkonna saastamist. Cu-Zn element Kui elektrolüüdi (nt. soolhappe HCl) vesilahusesse lasta tsingist elektrood, algab keemiline reaktsioon, mille käigus Zn tõrjub lahusest välja temast elementide aktiivsuse reas tagapool paikneva vesiniku. Et tsinkelektroodi juures saaks tekkida ZnCl molekul, peab elektrood ära andma ühe Zn+ iooni, mille tagakjärjel saab algselt neutraalne elektrood lahuse suhtes negatiivse laengu. Selline elektrood tõmbab ligi positiivseid vesinikuioone, mis aga tsingiga ei reageeri. Seetõttu toimub ainult Zn-elektroodi "lahustumine", mille käigus tema negatiivne
Elektroodide elektrolüüdist kõrgemale ulatuvaid otsi nimetatakse pluss ja miinusklemmideks ning kogu komplekti nimetatakse elemendiks. Klemmide juhtmetega ühendamisel tekib selles plussklemmilt miinusklemmile suunatud elektrivool. Klemmidevaheline potentsiaalide erinevus ehk elektriline pinge sõltub elektroodide ja elektrolüüdi materjalist ja seda mõõdetakse voltides. PRIMAAR- JA SEKUNDAARELEMENDID PRIMAARELEMENDID Taskulambi patarei kooseneb elemendi keskel paiknevast plusslaenguga süsinkvardast ja geeljat ammooniumikloriid elektrolüüti sisaldavast miinuslaenguga tsinkkonteinerist. Elemendi potentsiaal on ligikaudu 1,5 volti. Kasutamisel hakkab tsink aeglaselt voolu tootmise käigus lahustuma ja kui see või ammooniumkloriid on otsas, siis vool lakkab ja element tuleb ära visata. Niisuguseid elemente nimetatakse primaarseteks ehk mittelaetavateks. SEKUNDAARELEMENDID
Elektroodide elektrolüüdist kõrgemale ulatuvaid otsi nimetatakse pluss ja miinusklemmideks ning kogu komplekti nimetatakse elemendiks. Klemmide juhtmetega ühendamisel tekib selles plussklemmilt miinusklemmile suunatud elektrivool. Klemmidevaheline potentsiaalide erinevus ehk elektriline pinge sõltub elektroodide ja elektrolüüdi materjalist ja seda mõõdetakse voltides. PRIMAAR- JA SEKUNDAARELEMENDID PRIMAARELEMENDID Taskulambi patarei kooseneb elemendi keskel paiknevast plusslaenguga süsinkvardast ja geeljat ammooniumikloriid elektrolüüti sisaldavast miinuslaenguga tsinkkonteinerist. Elemendi potentsiaal on ligikaudu 1,5 volti. Kasutamisel hakkab tsink aeglaselt voolu tootmise käigus lahustuma ja kui see või ammooniumkloriid on otsas, siis vool lakkab ja element tuleb ära visata. Niisuguseid elemente nimetatakse primaarseteks ehk mittelaetavateks. SEKUNDAARELEMENDID
rikkuda. Ka alalisvoolumootor genereerib akule vastupinget oma töö ajal, aga see ei tohiks reeglina rikkeid põhjustada. laadimise kasutegur (%) - näitab akusse laetud laengu ning laadimiseks kulunud laengu suhet salvestatud laengu sõltuvus ajast ehk isetühjenemise kiirus lühisvoolu talumise aeg (s) PLII- e. HAPPEAKU Üks tuntumaid akusid on pliiaku, mida kutsutakse ka happeakuks. Aku negatiivne elektrood on poorse pealispinnaga pliist; Positiivne elektrood sisaldab pliisõrestikku pressitud pliidioksiidi (PbO2). Kui aku täita paraja kanguse ja tihedusega väävelhappe lahusega, hakkab negatiivsel elektroodil olev plii väävelhappega reageerima ning seetõttu väävelhappe kontsentratsioon väheneb. Elektronid, mis Pb ära annab, liiguvad positiivsele plaadile. KEEMILINE REAKTSIOON HAPPEAKUS (LIHTSUSTATUD KUJUL) Click to edit Master text styles Second level Third level
1 Alalisvool 1.1 Vooluring (põhikooli füüsikakursusest) Kui omavahel juhtmetega ühendada vooluallikas, elektritarviti(d) ja lüliti, tekib vooluahel. Vooluallikas, elektritarviti, lüliti ja juhtmed on vooluahela osad. Kui vooluahelas lüliti sulgeda tekib vooluring. Vooluring on suletud vooluahel, milles saab tekkida vool. Vooluahelas võib olla mitu vooluringi. Vooluallikas tekitab ja hoiab vooluringi ühendatud juhtides elektrivälja. Tarviti on suvaline seade, mis töötab elektrivooluga. Elektritarvitiks on näiteks elektrimootor, küttekeha, lamp, taskutelefon. Tarvitis muundub elektrienergia mingiks teiseks energialiigiks: mootoris mehaa-
1 Alalisvool 1.1 Vooluring (põhikooli füüsikakursusest) Kui omavahel juhtmetega ühendada vooluallikas, elektritarviti(d) ja lüliti, tekib vooluahel. Vooluallikas, elektritarviti, lüliti ja juhtmed on vooluahela osad. Kui vooluahelas lüliti sulgeda tekib vooluring. Vooluring on suletud vooluahel, milles saab tekkida vool. Vooluahelas võib olla mitu vooluringi. Vooluallikas tekitab ja hoiab vooluringi ühendatud juhtides elektrivälja. Tarviti on suvaline seade, mis töötab elektrivooluga. Elektritarvitiks on näiteks elektrimootor, küttekeha, lamp, taskutelefon. Tarvitis muundub elektrienergia mingiks teiseks energialiigiks: mootoris mehaa-
1 Alalisvool 1.1 Vooluring (põhikooli füüsikakursusest) Kui omavahel juhtmetega ühendada vooluallikas, elektritarviti(d) ja lüliti, tekib vooluahel. Vooluallikas, elektritarviti, lüliti ja juhtmed on vooluahela osad. Kui vooluahelas lüliti sulgeda tekib vooluring. Vooluring on suletud vooluahel, milles saab tekkida vool. Vooluahelas võib olla mitu vooluringi. Vooluallikas tekitab ja hoiab vooluringi ühendatud juhtides elektrivälja. Tarviti on suvaline seade, mis töötab elektrivooluga. Elektritarvitiks on näiteks elektrimootor, küttekeha, lamp, taskutelefon. Tarvitis muundub elektrienergia mingiks teiseks energialiigiks: mootoris mehaa-
Põltsamaa Ametikool Elektrotehnika alused A3 Alvar Müür Kaarlimõisa 2010 1. Üldteadmised elektrotehnikast 1.1 Vooluring Omavahel juhtmetega ühendatud vooluallikas, elektritarviti(d) ja lüliti, moodustavad vooluahela. Vooluallikas, elektritarviti, lüliti ja juhtmed on vooluahela osad. Lüliti sulgemisel tekib vooluahelas vooluring. Vooluring on suletud vooluahel, milles saab tekkida vool. Vooluahelas võib olla mitu vooluringi. Vooluallikas tekitab ja hoiab vooluringi ühendatud osades elektrivälja. Tarviti on suvaline seade, mis töötab elektrivooluga. Elektritarvitiks on näiteks elektrimootor, küttekeha, lamp, taskutelefon. Tarvitis muundub elektrienergia mingiks teiseks energialiigiks: mootoris mehaaniliseks energiaks, küttekehas soojusenergiaks, lambis soojus- ja valgusenergiaks, telefonis elektromagnetiliseks ja/või helienergiaks. Juhtmed on vajalikud vooluringi osade ühendamiseks
temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Standardpotentsiaalide kasvu järjekorras paigutatud metallelektroodid moodustavad metallide pingerea. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: - suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) - elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel - madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) - hea säilivus Keemilised vooluallikad _ Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjendamist võimaldava galvaanielemendiga), siis on olulised veel: - maksimaalne laadimis- ja tühjendamiskordade arv - väike isetühjenemine Pikka aega jäid akude erimahtuvused ühekordse kasutusega elementide omadele alla. Viimastel aastatel on aga akude erimahtuvused üha kasvanud ja sageli ületavad sama suurusega akude mahtuvused tavaliste ,,patareide" oma.
amper (A) OHMI SEADUS VOOLURINGI OSA KOHTA U pinge juhi otstel I voolutugevus R juhi takistus Takistuse ühik on oom: 1 = 1V / 1A Juhi takistus oleneb juhi materjali eritakistusest , juhi pikkusest l ja ristlõike pindalast S Temperatuuri tõustes juhi takistus kasvab: R0 juhi takistus temperatuuril 0ºC OHMI SEADUS KOGU VOOLURINGI KOHTA EMJ vooluallika elektromotoorne jõud Rs vooluallika sisetakistus Rv ahela välistakistus Alalisvoolu töö: A = IUt (Joule'iLenzi seadus) Alalisvoolu võimsus: N = IU 3. Kirchhoffi seadused. Kirchoffi esimene seadus Vooluahela punkti, kus ühendatakse mitu juhet, nimetatakse hargnemispunktiks ehk sõlmeks. Kirchhoffi esimene seadus on seadus vooludest hargnemispunktis: Hargnemispunkti suubuvate voolude summa on võrdne sealt väljuvate voolude summaga. I1
8.4 Kahefaasiline asünkroonmootor 121 8.5 Alalisvoolumootor 122 8.6 Trafo 126 9 Voolu toime inimesele 129 10 Kirjandus 132 4 1 Alalisvool 1.1 Vooluring (põhikooli füüsikakursusest) Kui omavahel juhtmetega ühendada vooluallikas, elektritarviti(d) ja lüliti, tekib vooluahel. Vooluallikas, elektritarviti, lüliti ja juhtmed on vooluahela osad. Kui vooluahelas lüliti sulgeda tekib vooluring. Vooluring on suletud vooluahel, milles saab tekkida vool. Vooluahelas võib olla mitu vooluringi. Vooluallikas tekitab ja hoiab vooluringi ühendatud juhtides elektrivälja. Tarviti on suvaline seade, mis töötab elektrivooluga. Elektritarvitiks on näiteks elektrimootor, küttekeha, lamp, taskutelefon
redutseerija metalliline liitium 1. Nernsti võrrand Kuna elektroodil tekkiv potentsiaal sõltub lahuses olevatest ioonidest ja nende ioonide kontsentratsioonist, siis on sellist süsteemi võimalik kasutada ioonide tuvastamiseks ja nende kontsentratsiooni määramiseks. Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses kirjeldab matemaatiliselt Nernsti võrrand 1. Galvaanielement, töötamise põhimõte, näide Galvaanielement - seadis, milles redoksreaktsioonide tulemusel tekib elektromotoorjõud, muudab keemilise reaktsiooni energia vahetult elektrienergiaks Elektroodides ja juhtmetes liiguvad elektronid tsinkelektroodilt vaskelektroodile. Lahustes toimub ioonide liikumine: a) Vasakpoolses anumas liiguvad tsingi ioonid elektroodist eemale ja sulfaatioonid elektroodi poole
24. Millised reaktsioonid on redoksreaktsioonid? Kirjutage vähemalt 4 redoksreaktsiooni võrrandit. Millised ained on oksüdeerijad, millised redutseerijad? Loetlege enamkasutatavaid oksüdeerijaid ja redutseerijaid. Milline nähtus on metallide korrosioon? Millised protsessid leiavad aset metallide korrosioonil, näited? a. Redoksreaktsiooniks nim. keemilist reaktsiooni, mille käigus muutub reageerivate ainete oksüdatsiooniaste. b. Osakest (aatom, ioon, molekul), mis liidab elektrone nim. oksüdeerijaks (nt. Cl2, Br2, NO3, O2). c. Osakest (aatom, ioon, molekul), mis loovutab elektrone nim. redutseerijaks (nt. C, CO, Na, K, Mg, Al). d. Metallide korrosioon on metalli hävimine ümbritseva keskkonna (teised materjalid, kemikaalid, atmosfäär, looduslikud veed, pinnas) toimel. e. Korrosioon jaguneb järgmiselt: keemiline- (kõrgetel temperatuuridel,
näited. pH mõiste, näited. pH arvutamine prootonite kontsentratsioonist ja vastupidi. Aatom - keemilise elemendi väikseim osake, mis koosneb positiivse laenguga tuumast ja seda ümbritsevast elektronkattest. Tal on elemendile omased keemil. omadused. Elektron - negatiivse elektrilanguga püsiv elementaarosake. Molekul - lihtaine või ühendi väikseim osake, mis eksisteerib iseseisvalt ja samal ajal säilitab selle elemendi keemil. omadused. Ioon - elektriliselt laetud osake, mis tekib siis, kui aatom loovutab või liidab ühe või mitu elektroni, et moodustada stabiilselt väliselektronkihti. Jagunevad katioonideks ja anioonideks. Ainete valemite mõiste: 1)Empiiriline valem nt ühendisse kuuluvate aatomite arvu vahekorda vähimate täisarvudega, ka elementide gruppide omavahelist suhet. CH3Br, C6H6, H2C. Erandjuhul väljendab valem ainult molekulide koostist: N2, CH2, Hcl
Põhimõisted Mateeria on kõik, mis täidab ruumi ja omab massi. Aine on mateeria vorm, millel on väga erinev koostis ja struktuur. Keemia on teadus, mis uurib aineid ja nendega toimuvaid muundumisi ja muudatustele kaasnevaid nähtusi. Aatom koosneb aatomituumast ja elektronidest, elektriliselt neutraalne. Keemiline element on aatomite liik, millel on ühesugune tuumalaeng (111 elementi, 83 looduses). Molekul koosneb mitmest ühe või mitme elemendi aatomitest (samasugustest või erinevatest). Molekul on lihtvõi liitaine väikseim osake, millel on sellele ainele iseloomulikud keemilised omadused. Ioon on aatom või omavahel seotud aatomite grupp, mis on kas andnud ära või liitnud ühe või enam elektroni, omades seetõttu kas positiivse (katioon) või negatiivse laengu (anioon). Aatom, molekul Aatom koosneb aatomituumast ja elektronidest. Aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest. Prootonid ja neutronid ei ole jagamatud, vaid koosnevad kvarkidest. Prootoni laeng on positiiv
a)joogivee puhastamine aktiivsöega (väike Britta filter); b)gaaside puhastamine toksilistest ja mittevajalikest ühenditest; c)külmutusseadmetest veeauru eemaldamine silikogeeliga. 23). Redoksreaktsioonid on reaktsioonid, mille käigus muutub elementide oksüdatsiooniaste. Redoksreaktsioonis toimuvad alati korraga oksüdeerumine ühe elemendi poolt ja redutseerumine teise elemendi poolt. Näited: Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2; Oksüdeerija osakene (aatom, ioon, molekul), mis liidab elektrone: Cl2, O2, O3, Br2, H2O2,CrO3,MnO4 -, NO3- . Redutseerija- osakene (aatom, 2- ioon, molekul), mis loovutab elektrone: C, CO, H2,H2S,Na,K,Mg, Al, SO2, SO 3 .
3 ELEKTRIAJAMITE ELEKTROONSED SÜSTEEMID 4 Valery Vodovozov, Dmitri Vinnikov, Raik Jansikene Toimetanud Evi-Õie Pless Kaane kujundanud Ann Gornischeff Käesoleva raamatu koostamist ja kirjastamist on toetanud SA Innove Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Ehitajate tee 5, Tallinn 19086 Telefon 620 3700 Faks 620 3701 http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/ Autoriõigus: Valery Vodovozov, Dmitri Vinnikov, Raik Jansikene TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, 2008 ISBN ............................ Kirjastaja: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut 3 Sisukord Tähised............................................................................................................................5 Sümbolid .....................
Erakorralise meditsiini tehniku käsiraamat Toimetaja Raul Adlas Koostajad: Andras Laugamets, Pille Tammpere, Raul Jalast, Riho Männik, Monika Grauberg, Arkadi Popov, Andrus Lehtmets, Margus Kamar, Riina Räni, Veronika Reinhard, Ülle Jõesaar, Marius Kupper, Ahti Varblane, Marko Ild, Katrin Koort, Raul Adlas Tallinn 2013 Käesolev õppematerjal on valminud „Riikliku struktuurivahendite kasutamise strateegia 2007- 2013” ja sellest tuleneva rakenduskava „Inimressursi arendamine” alusel prioriteetse suuna „Elukestev õpe” meetme „Kutseõppe sisuline kaasajastamine ning kvaliteedi kindlustamine” programmi Kutsehariduse sisuline arendamine 2008-2013” raames. Õppematerjali (varaline) autoriõigus kuulub SA INNOVEle aastani 2018 (kaasa arvatud) ISBN 978-9949-513-16-1 (pdf) Selle õppematerjali koostamist toetas Euroopa Liit Toimetaja: Raul Adlas – Tallinna Kiirabi peaarst Koostajad: A
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
