Pila.

Ciascuna delle strutture di sostegno delle arcate di un ponte. ║ Per estens. - Insieme di oggetti collocati l'uno sull'altro. ║ Generatore di corrente elettrica continua. ║ Con uso improprio, apparecchio portatile di illuminazione costituito da una piccola lampada alimentata da una p. elettrica. ║ Grande recipiente di pietra, marmo, o altro materiale, destinato a contenere acqua o altro liquido per vari usi. ║ La p. dell'acqua santa: l'acquasantiera. • Costr. - Le p. di sostegno dei ponti sono in calcestruzzo o in cemento armato, in questo ultimo caso con strutture a traliccio e cave all'interno; si costruiscono anche p. in acciaio a traliccio, per ponti di grandi altezze, e in muratura o in legno, per ponti provvisori. Le dimensioni delle p. devono essere tali da non creare a monte notevoli rigurgiti che alterino il regime delle acque, provocando corrosioni del fondo e scalzamenti delle p. stesse. Il problema del dimensionamento venne affrontato già dai Romani, che adottarono il sistema degli occhi da ponte, cioè aperture praticate nelle p. o sui fianchi delle arcate per favorire lo smaltimento delle portate di piena; un altro provvedimento per ridurre la spinta della corrente contro le p. consiste nella costruzione di rostri, strutture murarie che prolungano le p. stesse oltre i piani di testa laterali, sagomate a monte e a valle in modo da accompagnare i filetti fluidi dell'acqua. • Fis. - P. elettrica: generatore di forza elettromotrice continua in cui si attua la conversione di energia chimica in energia elettrica; per estensione, il termine p. viene utilizzato per indicare altri generatori di corrente elettrica, il cui funzionamento non si basa su reazioni elettrochimiche. Le p. del primo tipo, dette anche p. chimiche, sono distinte in primarie, caratterizzate dalla irreversibilità dei processi che in esse avvengono, e in secondarie o accumulatori, che possono essere rigenerate al termine della scarica. La prima p. fu ideata da Alessandro Volta (p. voltaica) nel 1799; egli si basò sull'osservazione che due metalli diversi posti a contatto (coppia voltaica) presentano una differenza di potenziale, e che in un circuito costituito da conduttori metallici e da conduttori elettrolitici scorre una corrente elettrica. Il primo dispositivo costruito da Volta era formato da coppie di dischi di zinco e di rame sovrapposte e separate da dischetti di panno imbevuti di una soluzione acidula; il funzionamento era irregolare, poiché i dischi di panno, premuti dagli altri, facevano scolare l'acqua acidula lungo la colonna. Successivi perfezionamenti condussero Volta alla costruzione di p. a elementi distinti (come la p. a tazze), in cui ogni elemento era costituito da un elettrodo di rame e da uno di zinco immersi in un recipiente contenente acqua acidula; l'elettrodo di zinco di un elemento era connesso in serie a quello di rame dell'elemento successivo, mentre i due elettrodi liberi, rispettivamente di zinco e di rame, costituivano il polo negativo e il polo positivo della serie. Il meccanismo del funzionamento e l'importanza della soluzione acidula furono più tardi approfonditi da numerosi altri ricercatori: M. Faraday (1835), lord Kelvin (1879), H. Helmotz (1884), H.W. Nernst (1889), che per primo spiegò il fenomeno della produzione di f.e.m. in termini di tensione di soluzione o potenziale di elettrodo, ossia la tendenza che un metallo immerso in una soluzione dei suoi ioni manifesta a passare in soluzione. Quando un metallo è immerso in acqua o in una soluzione di un suo sale in acqua, gli ioni costituenti il reticolo cristallino del suo strato superficiale subiscono una variazione di energia potenziale, a causa delle forze esercitate dalle molecole dell'acqua polarizzate elettricamente dagli ioni stessi; se agli ioni sulla superficie del metallo compete un'energia potenziale maggiore di quella degli ioni in soluzione, si osserva un processo di dissoluzione, con passaggio di ioni dallo stato solido alla soluzione; l'eccesso di carica negativa che si accumula sulla superficie del metallo, tuttavia, tende a ostacolare il processo, fino al raggiungimento dell'equilibrio. In caso contrario, quando, cioè, agli ioni in soluzione compete un'energia potenziale maggiore di quella degli ioni sulla superficie del metallo, si ha un deposito di ioni sul metallo stesso, ostacolato dall'eccesso di carica positiva fino al raggiungimento dell'equilibrio. Il processo di dissoluzione, che avviene quando il metallo è immerso in una soluzione molto diluita di un suo sale, consiste in una reazione di ossidazione, dato che lo ione che abbandona il metallo ha carica positiva; il fenomeno di deposito degli ioni, al contrario, avviene in presenza di una soluzione concentrata, e consiste in una reazione di riduzione. La ridistribuzione di carica tra soluzione e metallo determina una differenza di potenziale che misura la tendenza del metallo stesso a entrare in soluzione; si definisce, pertanto, potenziale elettrochimico standard di riduzione di un metallo la f.e.m. di una cella elettrolitica in condizioni standard (concentrazione della soluzione: 1 grammoione al litro; temperatura: 25 °C), di cui un elettrodo è il metallo in esame, e l'altro è l'elettrodo normale a idrogeno. Ordinando i metalli secondo il valore crescente del loro potenziale elettrochimico, si ottiene la serie elettrochimica, in cui ciascun metallo è in grado di spostare da una soluzione gli ioni di tutti i successivi. Consideriamo ora il generico processo riduttivo che avviene in una p.; per convenzione, in elettrochimica si chiamano catodo e anodo i comparti dove avvengono, rispettivamente, le semireazioni di riduzione e di ossidazione. Se indichiamo con E₁ e E₂ rispettivamente i potenziali del semielemento ossidante e di quello riducente, la f.e.m. della p. è data da E = E₁ - E₂; i potenziali dei due semielementi sono ricavabili mediante l'equazione di Nernst, ottenendo così l'espressione



dove E₁⁰ ed E₂⁰ indicano il potenziale standard dei semielementi, R la costante dei gas, T la temperatura termodinamica, F la costante di Faraday,



rispettivamente l'attività della specie nella forma ossidata e nella forma ridotta; l'argomento del logaritmo viene detto quoziente di reazione e rappresenta lo stato di avanzamento della reazione stessa. La f.e.m., pertanto, dipende dalla natura degli elettrodi, dalla concentrazione o attività dei due semielementi e dalla temperatura; quando l'attività di tutte le specie è unitaria, la f.e.m. corrisponde a quella di una p. standard. Per ovviare all'inconveniente della polarizzazione, dovuto al formarsi di una pellicola gassosa ad uno degli elettrodi, che causa l'insorgere di una forza controelettromotrice, si costruiscono p. a sostanza depolarizzante, nelle quali le reazioni secondarie agli elettrodi sono ritardate dalla presenza di opportune sostanze che fissano in composti non volatili gli ioni indesiderati; il primo tipo di p. depolarizzata fu la p. Daniell. ║ P. a combustibile: sistema elettrochimico che converte l'energia chimica di combustione in energia elettrica, senza dover essere ricaricato. Consideriamo, come esempio, una p. avente come reagenti l'idrogeno e l'ossigeno, e come elettrolito l'acido fosforico; agli elettrodi giungono, rispettivamente, un combustibile ricco di idrogeno ed un ossidante. L'ossidazione del combustibile all'anodo produce elettroni che, passando attraverso un circuito esterno, raggiungono il catodo, dove si combinano con l'ossigeno, formando acqua come prodotto refluo; l'elettrolito si comporta da conduttore per gli ioni di idrogeno prodotti dalla semireazione anodica e utilizzati in quella catodica, chiudendo così il circuito. A causa dei fenomeni di polarizzazione, alla trasformazione elettrochimica è associata una produzione di energia termica, che deve essere rimossa per mantenere costante la temperatura della cella. ║ P. Daniell: è il primo tipo di p. depolarizzata a due liquidi. Costruita da J.F. Daniell nel 1836, è costituita da un elettrodo positivo di rame, immerso in una soluzione acquosa di solfato di rame, e da un elettrodo negativo di zinco, immerso in una soluzione diluita di acido solforico; le due soluzioni sono separate da un setto poroso di ceramica. A causa della differenza di potenziale di riduzione tra rame e zinco, nella cella contenente la soluzione di rame avviene la semireazione di riduzione, con l'assorbimento degli elettroni provenienti dall'ossidazione dello zinco e, a causa della diminuzione della concentrazione cationica, ioni H⁺ fluiscono attraverso il setto poroso, per ristabilire il bilancio ionico; questo fino a che la concentrazione degli ioni rameici è sufficientemente elevata. Pertanto, non ha luogo la reazione secondaria di scarica degli ioni idrogeno. Questo tipo di p. presenta numerose varianti: in particolare, il collegamento ionico tra i due comparti può essere assicurato da un ponte salino costituito da un gel. ║ P. fotoelettrochimica: sistema elettrochimico che converte l'energia solare in energia chimica o elettrica. Offre il vantaggio di non dover essere ricaricata e un buon grado di efficienza, comparabile a quello delle celle fotovoltaiche. ║ P. Leclanché: p. depolarizzata a un solo liquido. Nella forma originaria, è costituita da un recipiente di vetro contenente una soluzione acquosa di cloruro di ammonio, in cui sono immersi una bacchetta di carbone di storta (elettrodo positivo), circondata da granuli di coke e di biossido di manganese (sostanza depolarizzante), e da una lamina di zinco (elettrodo negativo). ║ P. a secco: p. depolarizzata in cui l'elettrolito ha consistenza gelatinosa, o è immobilizzato mediante opportune sostanze inerti. Le p. a secco sono correntemente utilizzate per l'alimentazione di ogni genere di apparecchio elettronico. Il primo tipo realizzato deriva dalla p. Leclanché, ed è costituito da un cilindretto di carbone (elettrodo positivo) circondato da una miscela depolarizzatrice, in genere biossido di manganese, racchiusa da un sacchetto di carta porosa; quest'ultimo è circondato e impregnato da una soluzione acquosa di cloruro di ammonio fissata su gelatina, che funge da elettrolita, contenuta in un involucro cilindrico di zinco (elettrodo negativo) protetto da un involucro di cartone o di plastica, oppure da un involucro di lamierino di acciaio isolato dalla capsula di zinco (nelle p. blindate). Nel tipo detto a strato, su una lastrina di zinco sono disposti, ordinatamente, un dischetto di carta assorbente imbevuta di elettrolito e una compressa di depolarizzatore, che ha la funzione anche di elettrodo positivo; uno strato di conduttore funge da elettrodo negativo. Durante l'utilizzo, e anche se la p. è lasciata per lungo tempo a circuito aperto, la f.e.m. diminuisce progressivamente per l'insorgere di forze controelettromotrici: alla fine, la capsula di zinco si corrode, con fuoriuscita dell'acqua prodotta nella reazione di depolarizzazione, che può danneggiare gravemente l'apparecchio in cui si trova, per la presenza di elementi corrosivi. ║ P. alcalina: è costituita dalla catena di conduttori zinco amalgamato (elettrodo negativo), soluzione acquosa immobilizzata di idrossido di sodio, biossido di manganese (depolarizzatore ed elettrodo positivo). ║ P. a mercurio: è costituita dalla catena di conduttori zinco (elettrodo positivo), idrossido di potassio saturato di ossido di zinco, miscela di grafite e mercurio (depolarizzatore), carbone di storta (elettrodo negativo). ║ P. a stato solido: p. costituita da una lamina di elettrolito solido compresso tra due elettrodi. La conducibilità degli elettroliti solidi è dovuta all'esistenza di vacanze nel reticolo cristallino, che rendono possibile il movimento degli ioni che occupano posizioni interstiziali; nella classe degli elettroliti solidi rientrano gli alogenuri di argento ed i composti del tipo M Ag₄₅, con M = K, Rb, NH₄. ║ P. Weston: p. depolarizzata a due liquidi, realizzata da E. Weston nel 1893 e utilizzata a lungo come p. campione. ║ P. fotoelettronica: generatore di forza elettromotrice che si basa sull'effetto fotoelettronico di contatto. Una p. fotoelettronica consiste in una lamina di rame ricoperta su una faccia da uno strato di protossido di rame compresso fortemente da una rete, pure di rame. ║ P. radioattiva: generatore di forza elettromotrice che si basa sull'effetto fotoelettrico causato da una sostanza radioattiva su una p. fotoelettronica. ║ P. termoelettrica: p. costituita da più coppie termoelettriche disposte in serie, utilizzata a scopo di misurazione e, talvolta, per la produzione di energia elettrica a partire da energia termica; appartiene a questo tipo la p. lineare di Melloni. ║ P. atomica: altra denominazione del reattore nucleare ideato da E. Fermi nel 1942 (V. REATTORE).