20.61 (a) O que é uma pilha? (b) Qual é a diferença entre uma pilha primária e uma secundária? (c) Determinado dispositivo requer uma fonte elétrica portátil de 7,5 V. Será possível usar uma única pilha com base em uma única célula voltaica como a força elétrica? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta:
a) O que é uma pilha?
b) Qual a diferença entre uma pilha primária e uma secundária?
c) Um dispositivo exige uma fonte portátil de 7,5\\ \text{V}. Podemos atender isso com uma única célula voltaica?
Vamos usar conceitos de eletroquímica, célula galvânica, potencial de eletrodo e associação de células em série para responder.

Passo 2

Uma pilha (ou bateria) é um conjunto de uma ou mais células eletroquímicas que convertem energia química em energia elétrica por meio de reações de oxidorredução. Cada célula tem dois eletrodos (ânodo e cátodo) imersos em soluções eletrolíticas; a reação espontânea gera diferença de potencial e corrente elétrica externa.

Passo 3

A diferença entre pilha primária e secundária está na reversibilidade da reação interna:
\bullet Pilha primária: a reação química é praticamente irreversível, ou seja, depois de esgotada a pilha, não se consegue recarregá-la conduzindo corrente inversa. Exemplos: pilha alcalina, pilha de Leclanché.
\bullet Pilha secundária: a reação pode ser invertida aplicando-se corrente elétrica externa no sentido contrário, restaurando reagentes e permitindo múltiplos ciclos de carga e descarga. Exemplos: bateria de chumbo-ácido, baterias de íon-lítio.

Passo 4

O potencial típico de uma célula voltaica comum (por exemplo, célula de Daniell ou pilha alcalina) é da ordem de 1{,}1\\ \text{V} a 1{,}5\\ \text{V}. Para obter 7{,}5\\ \text{V} com células de 1{,}5\\ \text{V}, seria preciso ligá-las em série:
n \times 1{,}5\\ \text{V} = 7{,}5\\ \text{V} \quad\Longrightarrow\quad n = \frac{7{,}5}{1{,}5} = 5\text{ células}.é
Uma única célula não pode ultrapassar seu potencial químico limite; portanto, não é possível obter 7{,}5\\ \text{V} de uma única célula voltaica comum.

Resposta

a) Pilha é um conjunto de células eletroquímicas que convertem energia química em elétrica por reações de oxidorredução.
b) Pilha primária tem reação irreversível (não recarregável); pilha secundária permite recarga por inversão de corrente.
c) Não. Como cada célula fornece só cerca de 1{,}5\\ \text{V}, seria preciso associar em série cerca de 5 células para chegar a 7{,}5\\ \text{V}.

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