Luigi Galvani și bateriile electrice făcute din picioare de broaște, porumbei, iepuri și alte animale

Termenul „baterie” a fost folosit pentru prima dată de Benjamin Franklin în 1749 pentru a descrie un aparat pe care îl proiectase ca să producă electricitate. Franklin a legat împreună mai mulți condensatori de tip borcan Leyden, astfel încât aceștia să mențină o sarcină mai puternică și, astfel, să fie disponibilă mai multă energie la descărcare.

El a numit dispozitivul „baterie electrică”, un joc de cuvinte cu aluzie la termenul militar ce desemnează arme care funcționează împreună.

Foto: FreeImages.com
O „baterie vie”. Foto: FreeImages.com

Prima baterie adevărată care stoca și elibera o sarcină printr-o reacție chimică a fost inventată de fizicianul italian Alessandro Volta (după care este denumită unitatea de măsură a potențialului electric „Volt”).

Aceasta era cunoscută sub numele de pila voltaică. Deși Volta nu a înțeles de fapt cum funcționa invenția sa (el credea că curentul era rezultatul atingerii simple a două materiale diferite), aceasta a fost singura baterie practică care a furnizat curent constant și a făcut posibile multe experimente și descoperiri noi, cum ar fi prima electroliză a apei, realizată de englezii Anthony Carlisle, chirurg, și William Nicholson, chimist.

Până când Volta a demonstrat cum curentul poate fi generat chimic, se credea că electricitatea era o forță vitală care dădea viață materiei organice și era generată exclusiv de ființele vii.

Omul de știință care a popularizat această teorie a fost fizicianul italian Luigi Galvani, care a descoperit în 1780 că mușchii picioarelor broaștelor moarte se mișcau atunci când erau atinși de o scânteie electrică.

Galvani a descoperit că picioarele se convulsionau nu numai atunci când o sarcină electrică era aplicată pe membre, ci și atunci când apăsă cârligele de alamă atașate de măduva spinării broaștei la bara de fier de care erau suspendate.

El a concluzionat că aceasta era dovada că animalele produc electricitate și că această energie electrică anima ființele vii.

Foto: FreeImages.com
Alessandro Volta. Foto: FreeImages.com
Foto: Shutterstock.com
Luigi Galvani. Foto: Shutterstock.com

Cercetările lui Galvani au inspirat mulți fizicieni italieni să împărtășească și să discute aceste idei. Printre aceștia s-a numărat Eusebio Valli, care a scris cum studiile sale despre „electricitatea animală” îl țineau treaz noaptea.

Valli a devenit un exponent respectat în acest domeniu în întreaga Europă; a ținut prelegeri publice despre experimentele lui Galvani și a publicat articole pe această temă în diverse orașe italiene și din străinătate, inclusiv la Lausanne, Paris și Londra.

Într-un studiu deosebit de tulburător, Eusebio Valli a înșirat un lanț de zece picioare de broască în speranța de a construi o baterie. Valli a folosit picioare de broască, pe care le-a jupuit cu grijă și apoi le-a tăiat pe fiecare în două.

A aruncat partea superioară a coapsei și a păstrat doar partea inferioară. Jumătățile de coapse au fost apoi așezate pe un izolator din lemn lăcuit, astfel încât suprafața interioară a uneia să fie în contact cu suprafața exterioară a următoarei, capetele conice ale suprafeței exterioare fiind împinse în cavitatea suprafeței tăiate.

Capetele pilei au fost plasate în pahare cu apă, care formau bornele bateriei. Configurația macabră producea un curent, pe care oamenii de știință îl numesc astăzi „curent de rănire” sau „potențial de rănire”.

Este un fenomen care face ca un țesut lezat să dezvolte un potențial ce determină trecerea curentului de la țesutul sănătos la țesutul lezat atunci când este conectat printr-un conductor electric.

Foto: FreeImages.com
Pila cu broaște a lui Eusebio Valli. Foto: FreeImages.com

În 1803, Giovanni Aldini, un alt fizician italian inspirat de lucrările lui Giovanni, a demonstrat că electricitatea poate fi obținută nu doar din picioare de broască, ci și din capul unui bou proaspăt ucis.

Prin conectarea limbii boului la ureche prin intermediul unui picior de broască tăiat (care a acționat ca galvanometru), Aldini a demonstrat că mușchii piciorului de broască se contractau atunci când circuitul era închis, indicând astfel prezența unui curent.

Aldini a unit chiar și două sau trei capete într-o baterie pentru a obține o reacție mai puternică la piciorul broaștei.

Cercetările lui Galvani l-au entuziasmat și pe Alessandro Volta. Inițial, Volta a fost impresionat de descoperirile lui Galvani, dar mai târziu a început să creadă că curentul electric nu provenea din țesuturile broaștelor, ci din contactul a două tipuri diferite de metal (cârligele de care erau atârnate broaștele și metalul diferit al sondei) și că era pur și simplu transmis prin picioarele broaștelor.

Pentru a-și demonstra teoria, Volta a construit ceea ce a devenit cunoscut sub numele de celula voltaică – prima baterie electrochimică – formată din straturi de argint și zinc intercalate cu straturi de pânză sau hârtie înmuiate în apă sărată.

Când un fir era aplicat la ambele capete ale grămezii, un curent electric trecea prin fir.

Foto: iStockPhoto.com
Pila electrică a lui Alessandro Volta la Tempio Voltiano din Como, Italia. Foto: Wikimedia

Volta a trântit o scrisoare lui Joseph Banks, pe atunci președinte al Societății Regale din Londra, în 1800, în care își descria descoperirea. A fost o afacere destul de importantă la acea vreme, iar invenția sa i-a adus o recunoaștere susținută în onoarea „voltului” care a fost numit după el.

În ciuda demonstrației lui Volta cu pila voltaică, acesta nu avea dreptate întru totul – curentul nu era generat de contactul a două metale, ci de reacția chimică dintre metale și un electrolit.

Atunci când Volta l-a criticat public pe Leopoldo Nobili, un alt om de știință italian, care a construit o baterie din picioare de broască, medicul Carlo Matteucci a încercat să demonstreze că Volta se înșela.

În 1845, Matteucci a construit o baterie exclusiv din bucăți de broască, fără a folosi metale, demonstrând astfel că electricitatea era generată de animal și nu de metalele din circuit. Bateria broaștei lui Matteucci era suficient de puternică pentru a descompune iodura de potasiu.

Ulterior, Matteucci a creat și baterii de anghilă, de porumbel și de iepure. Mai mult, a creat o baterie din porumbei vii, conectând o rană făcută pe pieptul unui porumbel la corpul următorului.

Foto: Freepik.com
Pila cu broaște a lui Matteucci. Foto: Freepik.com

Lucrările lui Matteucci în domeniul bioelectricității au influențat în mod direct cercetările cercetătorului german Emil du Bois-Reymond, care a încercat să reproducă experimentele lui Matteucci și a ajuns să descopere potențialul de acțiune al nervului, sau impulsul nervos.

În 1844, pentru aceste studii, Matteucci a fost distins cu medalia Copley de către Royal Society. Până atunci, tehnologia pilelor se îmbunătățise și ea, trecând de la simpla pilă voltaică la una care genera electricitate pe o durată susținută.

Demnă de menționat este pila Daniell, inventată în 1836 de chimistul britanic John Frederic Daniell. Aceasta a fost prima sursă practică de electricitate care a devenit în curând un standard industrial și a fost adoptată pe scară largă ca sursă de energie pentru rețelele de telegraf.

Tehnologia bateriilor a cunoscut o dezvoltare rapidă pe parcursul secolului al XIX-lea. Prima baterie reîncărcabilă cu plumb-acid a fost inventată în 1859. Bateria plumb-acid este folosită și astăzi în automobile, invertoare casnice și alte aplicații în care greutatea nu este un factor important.

Prima celulă uscată realizată din zinc și carbon a fost inventată în 1886. Ulterior, acestea au fost înlocuite de bateriile alcaline pe bază de zinc și dioxid de mangan, care sunt fabricate și astăzi și care alimentează telecomenzi, ceasuri, jucării și lanterne.

A urmat apoi bateria reîncărcabilă cu nichel-cadmiu, care continuă să fie utilizată și astăzi în aparatele mici.

Tehnologia bateriilor continuă să fie un domeniu major de cercetare, în special în epoca modernă, când bateriile au devenit mai relevante ca niciodată, odată cu apariția aparatelor electronice portabile și a vehiculelor electrice.

În secolele XX și XXI s-au înregistrat îmbunătățiri însemnate în ceea ce privește capacitatea, puterea, fiabilitatea și longevitatea bateriilor. Bateriile pe bază de litiu au reprezentat o descoperire majoră care a revoluționat modul în care sunt alimentate astăzi aparatele portabile.

În 2019, fundația Premiul Nobel le-a acordat lui John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham și Akira Yoshino, Premiul Nobel pentru Chimie pentru dezvoltarea bateriilor litiu-ion, la aproape 50 de ani de la inventarea primei baterii litiu-ion.

Ca să știi mai mult, citește „Enigmele științei”

După secole de salturi uriașe în domeniul științei – de la tiparniță la fisiunea nucleară -, ne punem întrebarea: A mai rămas ceva de descoperit și de cercetat și în secolul XXI? Știința ridică la fel de multe întrebări precum acelea la care a găsit deja răspunsuri. Toate intră în categoria „enigme ale științei”, care își așteaptă rezolvarea.

Și, cine știe, poate chiar unii dintre dumneavoastră, dragi cititori tineri, veți contribui, într-un fel sau altul, la dezlegarea lor.  Există cazuri celebre de mari oameni de știință – Faraday, Darwin, Einstein etc. – al căror drum în carieră le-a fost determinat de citirea, în adolescență, a unor modeste cărți de popularizare a științei.

Însă, de multe ori, dezlegarea unei enigme științifice duce la descoperirea alteia noi – și așa mai departe. Newton, unul din marile genii ale omenirii – cu modestie – a scris, la sfârșitul cărții sale „Principiile matematice ale filosofiei naturale”, tipărită în 1689, următoarele cuvinte:

„Nu știu cum arăt eu în fața lumii, dar mie mi se pare că sunt un băiat care se joacă pe țărmul mării și se distrează căutând din timp în timp pietricele colorate sau o scoică roșie, în timp ce marele «ocean al adevărului» se întinde necunoscut în fața mea”.

Deși între timp au fost făcute multe descoperiri științifice, „pietricelele colorate” nu s-au epuizat, oceanul adevărului vă așteaptă ! Tocmai de aceea, știința continuă să fie vie și atât de fascinantă. Pentru mai multe informații privind temele puse în discuție, cititorii sunt invitați să consulte bibliografia care a stat la baza documentării autorului, anexată la sfârșitul acestei cărți.

„Enigmele științei” se găsește cu reducere pe eMag sau pe Libris.

Ți-a plăcut articolul? Dă-l mai departe!

Test de Cultură Generală #11 - Sex (20 de Întrebări)

Urmărește-ne pe Facebook

Zilnic, episoade noi din serialul Astăzi în istorie, plus curiozități fascinante din toate domeniile!

Lasă un comentariu