Батарейка - польза или вред?

XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Батарейка - польза или вред?

Маленьких А.В. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 1» Копейского городского округа
Гофман Н.В. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 1» Копейского городского округа
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мы выбрасываем разный мусор, а вместе с ним и использованные батарейки, не задумываясь над тем, что их можно сдать на переработку.
В своей первой работе я разбирался, как можно спасти нашу планету
от загрязнения, собирая простые пластиковые крышки. Пластиковый «мусор» можно сдать в переработку и получить за него деньги, которые потом направить в благотворительный фонд «Искорка» для помощи больным детям.

Но мне стало интересно узнать, а можно ли сдавать на переработку использованные батарейки? Ведь в нашей жизни батарейки окружают нас практически везде. Они есть у каждого дома: в игрушках, часах, пультах
от телевизора, брелоках от машины, фонариках. После того, как батарейки перестают выделять энергию, мы их выбрасываем, и чаще всего просто
в мусорное ведро. Мало кто задумывался над тем, какой вред они наносят экологии, окружающему миру. Меня это заинтересовало, и я решил провести свое небольшое исследование.

Объект исследования: использованные батарейки.

Предмет исследования: процесс утилизации батареек.

Цель работы: изучить физико-химические свойства батареек, их влияние на окружающую среду и способы их утилизации.

Гипотеза: мы предполагаем, что батарейки негативно воздействуют
на окружающую среду, поэтому необходимо узнать способы их утилизации.

Для решения поставленной цели были определены следующие основные задачи:

  1. Изучить принцип работы батарейки.

  2. Изучить состав и строение щелочной и солевой батареек.

  3. Проверить практическим способом, как батарейки влияют на растительные организмы.

  4. Привлечь ребят из своего класса и взрослых к активному сотрудничеству для спасения экологии.

  5. Выяснить местонахождение ближайших пунктов приема использованных батареек для их утилизации.

Основные результаты: найти места приема использованных батареек. Сформировать привычку – не выбрасывать, а сдавать в пункты приема использованные батарейки.

1. Теоретическая часть

1.1. Что такое батарейка?

Так что же такое батарейка? Это понятие я нашел в различных источниках. В «Толковом словаре русского языка» С.И. Ожегова батарейка описывается, как маленькая аккумуляторная батарея, источник питания бытовых приборов.

В учебнике «Физика. 8 класс» И.М. Перышкина, А.И. Иванова батарейку описывают как источник тока - гальванический элемент. В гальванических элементах происходит превращение химической энергии в электрическую энергию (приложение № 5).

При поиске в интернете в свободной энциклопедии «Википедия» я нашел следующее толкование. Батарейка – это обиходное наименование, применяемое к электро-химическим элементам питания и батареям.

1.2. Типы батареек

Рассматривая разные батарейки, я увидел, что все они отличаются друг
от друга. Изучив литературу, выяснил, что батарейки можно разделить по типу:

- Солевые

- Щелочные, алкалиновые

- Литиевые

- Ртутные

- Серебряные.

На всех батарейках есть буквенные обозначения, которые говорят нам
о химическом составе батарейки. Изучив литературу, я сформировал в таблицу их достоинства и недостатки.

Тип батарейки

Буквенное Обозначение

Достоинства

Недостатки

Солевые

R

Дешевые

Быстро разряжаются

Щелочные

Алкалиновые

LR

Лучше солевых, дешевые, активно используются в быту

При длительном хранении может быть утечка, может взяться коррозией

Ртутные

РЦ

Высокое качество

Высокая цена. Из-за вредности ртути уже почти не производятся.

Серебряные

SR

Высокое качество, долго хранятся, безопасны

Высокая цена

Литиевые

CR

Высокое качество, отлично используются при низких и высоких температурах, долго хранятся

Высокая цена

Воздушно-цинковые

PR

Безопасные, долго хранятся

Высокая цена, быстро разряжается на воздухе

1.3. Состав и принцип работы батарейки

В любой батарейке есть три элемента (рисунок № 1):

  • положительный полюс «+» (катод)

  • отрицательный полюс «-» (анод)

  • электролит.

Рисунок № 1.

Суть работы батарейки довольно проста: две детали из разных металлов (анод обычно изготавливают из цинка, а катод – из меди) погружаются
в жидкость - электролит. В качестве электролита выступает обычно соль, хлорид аммония или щелочь. Он может быть и в сухом и жидком виде. 
В результате протекания химических реакций между этими частями выделяется электрический ток.

После того, как ток образовался, он переходит на токосниматели, которые расположены внутри батарейки, а затем на разные электроды с разных концов батарейки. Ток поступает с положительного полюса на отрицательный, и потом передается электронному устройству.

Если просто соединить плюс и минус проводом, то произойдет замыкание. В результате этого может быстро сесть батарейка, а также произойти возгорание.

Все различие в батарейках – это материалы, которые используются при изготовлении основных частей каждого элемента питания: катода, анода
и электролита. Именно от них зависит срок службы гальванических элементов, а также их емкость.

Алкалиновые и щелочные батарейки почти одинаковые по составу. Они отличаются только тем, что у них в качестве электролита используется разный тип щелочи. У алкалиновых – это обычно гидроксид цинка, а у щелочных – это гидроксид калия или натрия.

Очень распространенный тип батареек – это солевые батарейки.
У них отрицательный полюс «-» - это цинковый корпус, а положительный полюс «+» - диоксид марганца. В качестве электролита используется хлорид аммония – это соль, поэтому батарейка и называется солевой.

Солевые батарейки обладают интересной способностью работать еще некоторое время, после того как, казалось бы, уже не могут. Дело в том, что если вытащить батарейку из устройства и немного ее потрясти или постучать по ней, то можно выровнять комки электролита, который находится внутри
и использовать его до конца.

1.3. Утилизация батареек

При внимательном рассмотрении батарейки можно увидеть на каждой батарейке вот такой знак:

Рисунок № 2.

 

Он означает – «Осторожно! Нужна специальная утилизация!». Этот знак на батарейке предупреждает нас о том, что она может нанести серьезный вред окружающей среде.

После выбрасывания батарейки, ее металлический корпус разрушается, тяжелые металлы попадают в почву, грунтовые воды, подземные воды, водохранилища, из которых люди потребляют воду.

Чтобы этого не произошло, батарейки нужно утилизировать
на специальных заводах. Я узнал, что у нас в Челябинске есть такой завод «Мегаполисресурс», где перерабатывают старые батарейки и электронику.
В 257 городах России находятся пункты приема использованных батареек, для дальнейшей их переработки на этом заводе.

У нас в городе Копейске тоже есть пункты сбора батареек – это в центре города в торговом комплексе «Слава» на первом этаже в салоне «Мегафон»
и в гипермаркете «МЕТРО» (при входе в торговый зал).

Рисунок № 3.

   

Я узнал, что у моей мамы на работе в Управлении Федерального казначейства также есть контейнер для сбора использованных батареек. Взрослые активно принимают участие в сохранении экологии.

2. Практическая часть

2.1. Эксперимент № 1

Мы решили провести исследование, посмотреть, как вода влияет
на использованные батарейки. Для этого я замочил различные батарейки в воде в разных банках, получилось шесть образцов (приложение № 1).

1 – солевые батарейки

2 – щелочные (алкалиновые) батарейки

3 – маленькие круглые литиевые батарейки

4 – батарейки-аккумуляторы никель-металлогидридные

5 – литий-ионные аккумуляторы

6 – солевая батарейка в разобранном виде.

Мы делали наблюдения за реакцией воздействия воды на образцы (приложение № 2), и результаты записали в таблицу (приложение № 3).

По результатам наших наблюдений, мы сделали вывод, что вода разрушает батарейки. Конечно, не так быстро, их корпус остался целый.
Но осадок на дне банок, пленка на поверхности воды и сильный запах, показывают нам, что идет процесс разрушения батарейки, вредные вещества, находящиеся в батарейке, попадают в воду и делают ее не пригодной.

2.2. Эксперимент № 2

Мы решили провести другой эксперимент, рассмотреть влияние использованных батареек на растительные организмы (приложение № 4).

Я посадил горох в семь горшочков, на 3-день весь горох взошел. Сначала я поливал горох чистой водой. Когда он вырос до 2-3 см, раз в два дня я стал поливать каждый горшочек соответственными образцами воды, которые
я получил в эксперименте № 1. А образец № 7 продолжал поливать чистой водой.

Результаты этого исследования, спустя 7 дней, мы сформировали
в таблицу (приложение № 5). Весь горох, который я поливал водой
от замоченных батареек, погиб. И только образец № 7, который я поливал чистой водой, продолжал расти. Это показывает, что токсичные соединения, входящие в состав любых батареек, оказывают пагубное влияние на рост
и развитие растений.

Заключение

В ходе проделанной работы мы решили все поставленные задачи.

  1. В различных источниках нашли определение слову батарейка, узнали, на какие типы они делятся.

  2. Изучили состав и принцип работы щелочной и солевой батареек.

  3. Провели свои исследования и наблюдения за воздействием воды
    на разные батарейки, а также рассмотрели влияние использованных батареек
    на растительные организмы.

Изучив научную литературу и проведя эксперименты, мы сделали вывод, что батарейки оказывают вредное воздействие на окружающую среду
и растительные организмы. Наша гипотеза подтвердилась.

Поэтому использованные батарейки нельзя просто выбрасывать
в мусорное ведро, их нужно правильно утилизировать. Для этого есть специальные пункты приема батареек. В нашем городе они тоже есть, этой информацией я поделился со своими одноклассниками.

Теперь мы будем беречь экологию вместе!

Список использованных источников и литературы

  1. Википедия. Гальванический элемент. // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/гальванический элемент/

  2. Мультфильм «Фиксики» - «Батарейка».

  3. Ожегов, С.И. Толковый словарь русского языка : справочное издание / С.И. Ожегов, Л.И. Скворцова. - М.: АСТ : Мир и образование, 2018. – 736 с.

  4. Перышкин, И.М. Физика : 8-й класс : учебник / И.М. Перышкин, А.И. Иванов. – М.: Просвещение, 2022. – 255 с.

  5. Франк, М. К. Большой вред маленькой батарейки / М. К. Франк, М. В. Бабкина. // Юный ученый. – 2021. - № 3 (44). — С. 77-79.

  6. Школа фиксиков. // URL: https://2fixika.livejournal.com/2207.html/

Приложение № 1

Образцы батареек, замоченные в воде

   

Образец 1 – солевые батарейки

Образец 2 – щелочные (алкалиновые) батарейки

   

Образец 3 – круглые литиевые батарейки

Образец 4 – батарейки - аккумуляторы

   

Образец 5 – литий-ионные аккумуляторы

Образец 6 – солевая батарейка в разобранном виде

Приложение № 2

Образцы батареек, замоченные в воде (1-й день)

Образцы батареек, замоченные в воде (4-й день)

Приложение № 3

Результаты эксперимента № 1

№ образца

1

2

3

4

5

6

2-й день

Белая мутная

Мутная светлая

Светло-желтая, сверху плавают следы ржавчины

Прозрачная, не изменилась

Мутная желтая, стала самой темной

Осталась прозрачной, мелкие крошки всплыли на поверхность, тяжелые не растворились – остались на дне

Во всех образцах появились пузырьки

3-й день

Вода стала прозрачной

Вода светлая, но немного помутнела, на дне появился осадок,
что-то белое, имеющее консистенцию мягкой карамели

Цвет воды оранжевый, на дне ярко-оранжевый осадок

Вода прозрачная, батарейки начали окисляться – на них стали появляться следы ржавчины

Вода коричневая, на дне очень большой осадок

Вода стала светлой, серый осадок сохраняется, на поверхности также плавают крошки

Во всех образцах пузырьки сохраняются

4-й день

Вода немного помутнела, на батарейках появилась ржавчина

Вода осталась мутной, на дне плавает осадок, на батарейках следы ржавчины

Весь осадок спустился на дно, вода светло-оранжевая, на поверхности появилась небольшая пленка

Вода прозрачная, некоторые батарейки начали окисляться

Вода мутно-оранжевая, осадок на дне и все батарейки покрыты этим осадком, их плохо видно в банке. На поверхнос-ти плавает тонкая пленка.

Вода прозрачная, немного серая. Осадок на дне и небольшие частички также плавают на поверхности.

Пузырьки в образцах сохраняются

Пузырьков больше всего

5-й день

Вода пожелтела, ржавчины на батарейках стало больше, пузырьки

Вода светло-желтая, на дне плавает осадок, на батарейках следы ржавчины, пузырьки

Вода светло-желтая, весь осадок на дне, на поверхности появилась небольшая пленка, очень много пузырьков

Без изменений - вода прозрачная, некоторые батарейки начали окисляться, не стало пузырьков

Вода посветлела, светло-оранжевая, весь осадок на дне, много пузырьков, на поверхности пленка. Появился запах из банки.

Вода прозрачная, осадок на поверхности и на дне банки. Очень много пузырьков.

8-й день

Вода светло-желтая, появился осадок, на поверхности появилась пленка. Пузырьков нет.

Вода светло-желтая, на дне плавает желтый и белый осадок. Пузырьков нет.

Вода прозрачная, но светло-желтого цвета, на дне большой осадок в виде хлопьев, на поверхности небольшая пленка. Немного пузырьков сохраняют-ся.

Вода прозрачная, но немного поменяла цвет, осадка нет, батарейки начали окисляться. Пузырьков нет.

Вода оранжевая, очень большой осадок на дне, пузырьков нет, запах из банки.

Вода прозрачная, белая, осадок на поверхности и на дне банки. Очень много пузырьков, на поверхности появилась небольшая пленка.

Приложение № 4

Проведение эксперимента № 2

   
   

Образцы 1, 2

Образец 3

Приложение № 5

Результаты эксперимента № 2

Дата

7 декабря

9 декабря

11 декабря

1 образец

Стебель большой, но слабый, верхние листочки начали вянуть

Верхушка обломилась и отсохла

-

2 образец

Стебель стал погибать

Стал слабеть, стебель падает

-

3 образец

Погиб

-

-

4 образец

Растет очень хорошо

Погиб

-

5 образец

Растет очень хорошо

Погиб, верхушка отсохла

-

6 образец

Медленно растет, верхние листочки стали вянуть

Верхние листочки завяли

Погибает

7 образец

Растет очень хорошо

Вытянулся, появился новый листочек.

Стебель стал толще, растет хорошо.

Поиск определения «батарейка» в различных источниках

Просмотров работы: 38