Alessandro Volta: voltio, voltaje... una vida dedicada al estudio de la electricidad

Caminando por la costa del lago de cómo, propio en la Ciudad de cómo, me encuentro con un monumento a forma de "pila", me acerco a mirarlo y me doy cuenta que se trata de un homenaje a Alessandro Volta, lo que me llevó a estudiarlo y a conocer su trayectoria, ya que sabía que se encontraba unida a las invenciones de Galvani que hemos leído en un anterior artículo.

Alessandro Volta inventó la batería, el antepasado de las baterías modernas que se utilizan para operar dispositivos portátiles. La batería fue el primer generador capaz de producir una corriente constante, una innovación revolucionaria que hizo famoso a su creador en toda Europa. Incluso hoy en día, en honor al científico italiano, la unidad de medida de la diferencia de potencial eléctrico se llama voltios y el fenómeno que permite que las baterías funcionen se llama efecto Volta.

Un ‘aristócrata' de la ciencia

Volta era noble por ascendencia familiar, contaba con méritos científicos. El físico y químico italiano Alessandro Volta marcó la historia de la electricidad con la invención de la batería.

La propensión de Volta por los estudios científicos se revela cuando en el colegio jesuita de Como, la ciudad donde nació en 1745 . En 1774 fue nombrado profesor de física en la Real Escuela de Como, mientras que en 1778 obtuvo la cátedra de física experimental en la Universidad de Pavía, de donde se enseñó durante varias décadas.

Muy apreciado en Europa por sus investigaciones, Volta fue invitado por las instituciones más famosas de la época para ilustrar sus inventos: lo mismo sucedió con la batería, presentado a Napoleón durante una sesión de la Académie française. La invención de la batería fue revolucionaria para la época: fue el primer método práctico para mantener una corriente eléctrica constante - requisito fundamental para el funcionamiento de las máquinas - y el propio Napoleón reconoció su importancia al nombrar a Alessandro Volta Count en honor a su investigación .

Pero la batería también representa un paso fundamental para cambiar nuestra forma de vida, porque la mayoría de los dispositivos portátiles que se utilizan hoy en día funcionan con baterías. Sin embargo, esta notoriedad terminò eclipsando las otras herramientas que ha creado el científico, como el electróforo -dispositivo utilizado para acumular cargas eléctricas- y la investigación que ha realizado sobre gases.

Una disputa por las ranas con Galvani

En 1791 Luigi Galvani, profesor de anatomía en Bolonia, anunció la existencia de una electricidad animal. Durante sus experimentos con ranas desolladas, observó que un contacto metálico establecido entre los nervios lumbares y los músculos de las extremidades inferiores provocaba la contracción de las patas de los animales. Galvani explicó el fenómeno pensando que el músculo del animal y el arco metálico formaban un circuito eléctrico real en el que podía fluir la supuesta electricidad animal.

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Volta inicialmente apoyó esta tesis, solo para convencerse del hecho de que la rana era solo un indicador del paso de la corriente, pero no era la causa. Lo que le hizo cambiar de opinión fue un detalle, ya señalado por Galvani pero subestimado por él: las contracciones de las ranas eran mucho más evidentes cuando el arco era de distintos metales. Según Volta, las causas del fenómeno se encontraban precisamente en el arco metálico y no en las ranas, por las que solo pasaba corriente eléctrica común. La disputa que surgió en torno a estas dos interpretaciones involucró, además de sus iniciadores, también a sus alumnos en sus respectivas universidades y llevó a Volta a continuar la investigación de la que luego nacería la solución.

La batería

Para pasar corriente en cualquier circuito, ¡y no solo en las ancas de la pobre rana! Se necesita un generador, es decir, un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial constante a través de él.

Como hemos dicho, la pila de Volta fue el primer generador de electricidad capaz de producir una corriente constante en el tiempo. Su nombre depende de la disposición 'apilada', es decir, uno encima del otro, de los elementos voltaicos, los pares de discos, uno en cobre y otro en zinc, que lo forman. Los metales no se colocan en contacto directo, sino que se intercalan con un paño humedecido con agua acidulada.

El funcionamiento de este dispositivo es muy similar al de las baterías comunes que encontramos en los laboratorios educativos. En este caso los discos se reemplazan por dos varillas de diferentes metales (por ejemplo cobre y zinc), llamados electrodos, sumergidos en una solución electrolítica, que es una solución acuosa de sales o ácidos que permiten el paso de la corriente por estar presentes. partículas cargadas eléctricamente, llamadas iones (ionización). Cada electrodo metálico, una vez sumergido en la solución, se disocia parcialmente y libera otros iones: así se genera una diferencia de potencial entre el metal y la solución. La diferencia de potencial depende del metal considerado - en el par zinc-cobre es el zinc el que asume el potencial más negativo - y el desequilibrio permite el paso de una corriente eléctrica de cobre a zinc cuando los dos electrodos están conectados por un cable conductor . Pero el fenómeno, en sí mismo, terminaría inmediatamente si el circuito no fuera cerrado por la solución electrolítica: las reacciones químicas que tienen lugar entre los iones y los electrodos mantienen el desequilibrio de carga esencial para el paso de la corriente (electrólisis).

Efecto volta

La celda Volta puede funcionar porque existe una diferencia de potencial entre dos conductores diferentes que se ponen en contacto entre sí y se mantienen a la misma temperatura. El fenómeno, conocido como efecto Volta, le permite clasificar todos los metales en una serie voltaica: simplemente tome cualquier metal como referencia y evalúe el alcance del efecto Volta que se produce cuando se pone en contacto con los demás de la serie. 

Si se ponen en contacto varios conductores metálicos, la diferencia de potencial depende únicamente del primer y último elemento de la cadena, independientemente del resto de elementos que se intercalen con ella, y por tanto si se encuentra el mismo metal tanto al principio como al final. final de una cadena, la diferencia de potencial es cero. Sin embargo, esta no es una ley general: es respetada por los metales, llamados conductores Volta del primer tipo, pero no los conductores iónicos, como las soluciones electrolíticas, por lo que se denominan conductores del segundo tipo. En este último, la corriente puede fluir incluso si la cadena está cerrada, como sucede en una batería. De hecho, el dispositivo de Volta debe su funcionamiento al paño humedecido con agua acidulada, un conductor electrolítico, que separa el cobre del zinc.

El voltio

La diferencia de potencial, a menudo abreviada como d. D. p también se conoce como voltaje: entre dos puntos mide la "diferencia" eléctrica que existe entre ellos. El d. D. pag. se obtiene como el cociente entre el trabajo realizado por las fuerzas del campo eléctrico para mover una carga de un punto a otro y el valor de la carga en sí. Alessandro Volta tuvo muchas oportunidades para lidiar con el voltaje durante su investigación, y en su honor hoy, la unidad de medida de esta magnitud en el Sistema Internacional se llama voltio (V). Las baterías que usamos habitualmente mantienen una diferencia de potencial de 1,5 V entre sus polos, positivo y negativo, y en general todos los dispositivos eléctricos deben mostrar una indicación con la tensión eléctrica de funcionamiento.

La descripción de la invención

Alessandro Volta mantuvo correspondencia con los principales eruditos de la época y fue por carta que comunicó el descubrimiento de la batería a Sir Joseph Banks, presidente de la Royal Society de Londres. En la carta fechada el 20 de marzo de 1800, describe el dispositivo realizado de la siguiente manera: "El dispositivo del que estoy hablando y que sin duda te sorprenderá no es más que el conjunto de una serie de buenos conductores de diferentes tipos, dispuestos de una manera particular , 30, 40, 60 o más piezas de cobre [...] cada una aplicada a una pieza de [...] zinc y un número igual de capas de agua, o algún otro humor que sea mejor conductor que el agua corriente como el agua salada [...]: de tales capas interpuestas con cada par o combinación de dos metales diferentes, una serie tan alterna, y siempre en el mismo orden, de estas tres piezas conductoras, esto es todo lo que constituye mi nueva herramienta " .