Pilin Kısa Tarihi: Volta'dan Cebe
Pil, kimyasal enerjiyi elektrik akımına çevirir. Volta'nın üst üste dizdiği metal diskler, bugünkü cebin içindeki hücrenin atasıdır.
Cepteki telefonun susması, çoğu zaman ekranın değil, içindeki hücrenin tükenmesidir. O hücre, metal ve kimyasal bir düzenin elektriğe çevrilmiş hâlidir. Düzenin ünlü başlangıcı, Alessandro Volta'nın on sekizinci yüzyılın sonu ile on dokuzuncu yüzyılın başında üst üste dizdiği disklerdir. Bu yazıda o dizinin neyi çözdüğünü, pilin içinde elektronun hangi yoldan aktığını ve şişen bir pili neden kurcalamamak gerektiğini anlatıyoruz.
Kurbağa bacağı ile metal tartışması
Luigi Galvani, ölü bir kurbağanın bacağına metal değdirince kasın seçirdiğini görmüştü. Bunu hayvansal elektrik sandı. Volta aynı seçirmeyi, hayvan olmadan, iki farklı metali tuzlu bir sıvıyla birleştirince de elde edebileceğini gösterdi. Tartışmanın ayrıntısı tarihçiler arasında incelenir. Sonuç ise pratiktir: elektrik, canlıya özel bir sıvı olmak zorunda değildi. İki metal ve aradaki iletken ortam yeterliydi.
Volta, bakır ve çinko diskleri tuzlu suya batırılmış kartonlarla ayırarak üst üste dizdi. Bu yığına Volta pili denir. Uçlarına dokununca sürekli bir akım alınabiliyordu. Kıvılcım anlık bir çatırtı olmaktan çıkıp sürdürülebilir bir kaynak hâline geldi.
İki uç, iki görev
Bir pilde iki elektrot ve aralarında iyonların gezinebildiği bir ortam vardır. Ortama elektrolit denir. Kimyasal tepkime bir uçta elektron bırakır, öteki uçta elektron ister. Elektronlar sıvının içinden değil, dışarıdaki telden geçer. Telin üstündeki lamba bu geçişten yanar. İyonlar ise pilin içinde dengeyi tamamlar. Devreyi yalnızca tel sanmak, yarım hikâyedir.
Tepkime bitince veya elektrotlar tükenince akım düşer. Tek kullanımlık pillerde bu yol genellikle geri çevrilmez. Şarj edilen pillerde ise dışarıdan verilen akım, tepkimeyi ters yönde koşturur. Ters koşu sonsuz değildir. Her turda malzeme biraz yorulur. Bu yüzden şarj edilen pil de bir gün zayıflar.
Adı volt olan şey
Volt, potansiyel farkın birimidir ve adını bu işin öncüsünden alır. Yüksek volt, tek başına çok iş yapılacağı anlamına gelmez. İş, akım ile birlikte düşünülür. İnce bir telde yüksek gerilim tehlikeli olabilir; kalın bir hücrede düşük gerilim de uzun süre iş görebilir. Etiketteki sayı, pilin karakterinin yalnızca bir parçasıdır.
Mors alfabesinin telgrafı, sürekli bir elektrik kaynağı isteyen erken haber yollarındandı. O kaynağın küçülüp cebin içine girmesi, transistörün küçülttüğü devrelerle aynı çağa rastlar. Biri akımı üretir, öteki akımı yönetir.
Neden ısınır, neden şişer?
Pil çalışırken bir miktar enerji ısıya döner. Ilık bir cihaz, her zaman yangın haberi değildir. Şişme, kokma, aşırı ısınma veya biçim bozulması ise başka bir işarettir. Özellikle sıkıştırılmış kimyası olan şarjlı hücreler delinirse veya ezilirse kısa devre yapabilir. Böyle bir pili açmak, suya atmak veya çöpe gelişigüzel bırakmak doğru değildir. Üreticinin ve yerel atık düzeninin tarif ettiği toplama yolu daha güvenlidir.
Soğuk da pili zayıflatır. Birçok kimyasal tepkime düşük sıcaklıkta yavaşlar. Kışın aynı telefonun daha çabuk kapanması, her zaman hücrenin bittiği anlamına gelmez. Isınınca geçici olarak toparlanabilir. Bu toparlanma, şişmiş bir hücrenin sağlam olduğu anlamına gelmez.
Eski dizi, yeni kılıf
Volta'nın kartonları bugün yerini ince ayırıcılara, çinko ve bakır ise başka malzemelere bıraktı. Fikir değişmedi. İki uç arasında kimyasal bir yokuş kurulur, elektron o yokuşu dışarıdaki telden iner. Küçük bir saat pili ile bir aracın büyük hücresi, aynı cümlenin farklı puntoyla yazılmış hâlidir.
Cümleyi okumak, her pili evde sökmeyi gerektirmez. Sökülen hücrenin içindeki maddeler yakıcı olabilir. Merak, etiketin üstündeki volt ve kimya türünü anlamakla da beslenir. Disklerin üst üste dizildiği gün, kurbağa bacağı tartışmasını bir lambaya çevirmişti. Bugün aynı tartışmanın torunu, ekranın ışığını taşır.
Sık sorulan sorular
Pil elektrik depolar mı? Gündelik dilde öyle denir. Daha doğrusu, kimyasal bir düzeni elektrik akımına çevirecek biçimde saklar.
Şarj, pili ilk günkü hâline mi getirir? Tepkimeyi tersine çevirir. Her çevrimde malzeme biraz yorulduğu için kapasite zamanla azalır.
Şişen pil onarılır mı? Delinmemeli ve gelişigüzel atılmamalıdır. Güvenli toplama noktasına götürmek, evde açmaktan daha doğrudur.