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Alessandro Volta – der Graf, der dem Frosch nicht glaubte

2021-02-18

Alessandro_Volta

Egal wie es beginnt – wichtig ist, wie es endet. So kann man die Biographie von Alessandro Volta kurz beschreiben. Er ist am 18. Februar 1745 in Italien geboren. Der Anfang war wirklich nicht einfach. Sogar seine Verwandten hatten Zweifel an der Zukunft des Forschers, dessen Name im SI-System verewigt wurde. Sie hatten Angst, dass er in der Entwicklung zurückgeblieben sein könnte, weil der kleine Alessandro im Alter von 5 Jahren immer noch nicht sprechen konnte. Als er sich dem Jesuitenkolleg anschloss, änderte sich viel, und es stellte sich heraus, dass er seinen Kollegen nicht nur intellektuell nicht unterlegen war, sondern auch viel besser als sie. Er lehnte schnell den von seinen Verwandten für ihn geplanten Karriereweg als Jurist ab und tauchte in die Welt der Physik und Elektrizität ein, die ihn schon seit immer interessierte.

Die Korrespondenz mit Wissenschaftlern aus aller Welt war für die berufliche Entwicklung und die zukünftigen Erfolge von Alessandro Volta von großer Bedeutung. Zwei davon sind besonders erwähnenswert - der erste war Giovanni Beccaria, der an Alessandros Ideen nicht glaubte. Er wollte seine Zweifel jedoch nicht direkt erklären, sondern forderte den jüngeren Physiker auf, Experimente durchzuführen, die seine Fehler beweisen sollten. Die Tatsache, dass Volta die Herausforderung eines erfahreneren Wissenschaftlers annahm, führte zu zahlreichen Experimenten, die ihn zu den wichtigsten Entdeckungen führten. Wir können nur raten, wie sich Voltas Schicksal entwickelt hätte, wenn Beccaria sich für eine weniger subtile Kritik entschieden hätte.

Ein anderer Wissenschaftler, mit dem Volta einen stürmischen Briefwechsel hatte, war Luigi Galvani. Er arbeitete damals am Phänomen der sogenannten tierischen Elektrizität. Er war überzeugt, dass im Körper des Frosches, an dem er experimentierte, elektrischer Strom erzeugt wurde, der dazu führte, dass sich die Muskeln des Tieres zusammenzogen. Volta hatte Zweifel an dieser Theorie und suchte nach der Stromquelle in den Metallen, zwischen denen der Körper des Frosches gespannt war und die als Leiter dienen sollte. Der Streit um dieses Thema führte zur Schaffung der ersten galvanischen Zelle (von Volta zu Ehren seines Freundes so benannt). Volta bewies seinen Standpunkt durch den Bau einer Zelle aus Zink- und Silberplatten und in Salzwasser getränktem Papier, das als Elektrolyt fungierte. Er hörte hier jedoch nicht auf und kombinierte im weiteren Verlauf seiner Arbeit mehrere solcher Verbindungen und präsentierte dann seine Erfindung, die als Volta’sche Säule bezeichnet wird, Napoleon Bonaparte. Er wusste die Bedeutung der Entdeckung zu schätzen und zeichnete den Erfinder mit dem Titel des Grafen aus und ehrte mit der höchsten nationalen Auszeichnung - der Ehrenlegion. Die Errungenschaft beeinflusste die Entwicklung der Wissenschaft tatsächlich erheblich, da der Volta’sche Säule eine viel bequemere Stromquelle war als die damals verwendeten Leidener Flaschen. Interessanterweise erwiesen sich die von Napoleon verliehenen Auszeichnungen und Titel für den Wissenschaftler als problematisch und zwangen ihn, für einige Zeit zu fliehen und sich zu verstecken, als der Kaiser den Krieg verlor und auf die Insel Elba verbannt wurde. Glücklicherweise erwiesen sich Wissen und Talent als wichtiger als politische Bindungen, so dass Volta bald in die Welt der Wissenschaft zurückkehren konnte und Vorsitzender der Fakultät für Physik und Mathematik in Pavia wurde.

Es ist erwähnenswert, dass die Zelle die größte Erfindung von Volta war, jedoch nicht die Einzige. 1775 entwickelte er einen Elektrophor (unabhängig von dem zuvor von Johan Wilcke gebauten Modell), später konstruierte er einen Kondensator sowie ein Elektroskop zur Erkennung einer elektrischen Ladung. Der italienische Erfinder, der sich neben der Physik auch für die Chemie interessierte, verdanken wir auch die Entdeckung von Methan und zahlreiche Experimente an seinen Eigenschaften, die in der Zukunft die Entwicklung der Verbrennungsmotortechnologie beeinflussen sollten. Auf der Suche nach praktischen Anwendungen von Methan baute Volta unter anderem eine elektropneumatische Pistole, bei der das Gemisch aus Luft und brennbarem Gas durch einen elektrischen Funken gezündet wurde. Um es zu erhalten, wurde ein zuvor konstruierter Elektrophor verwendet.

Die Entdeckung der chemischen Reaktion als stabiler Energiequelle ermöglichte die Entwicklung der Untersuchungen der Elektrizität. Die Arbeit des Italieners war die Basis für die Experimente mit Elektromagnetismus, die zur Erfindung von Elektromotoren führte. Die Volta-Säule machte es leichter, die physikalische Phänomene wie die Stromstärke und der elektrische Widerstand zu beschreiben und danach die dafür geeigneten Messgeräte zu entwickeln und die theoretischen Arbeiten weiterzuführen.

Die Methode zur Stromerzeugung durch chemische Reaktionen trug nicht nur zur Entwicklung der Wissenschaft bei. Seit vielen Jahren ist es eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Stromerzeugung. Die Einwegakkus, die wir in alltäglichen Geräten verwenden, funktionieren ähnlich wie die von einem italienischen Erfinder entwickelter Apparatur. Im Laufe der Jahre wurden ihre Struktur und Produktionstechnologie verbessert, indem Zink-Kohlenstoff-Zellen (" die normalen"), Lithium- und schließlich alkalische Zellen eingeführt wurden. Eine verwandte Lösung sind auch Elektrolysezellen, die wir üblicherweise als Batterien bezeichnen. In ihnen findet die chemische Reaktion nicht spontan statt, sondern wird ausgelöst, indem die Elektroden mit einer geeigneten Potentialdifferenz versorgt werden. Im abgeklemmten Zustand speichert die Batterie elektrische Energie, die durch Schließen des Stromkreises freigesetzt werden kann. Solche Phänomene treten beispielsweise im Inneren von Säure-Batterien (Bleiakkus) auf, die üblicherweise in der Automobilindustrie verwendet werden. Es ist aber auch das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer-, Nickel-Metall-Zellen usw. Wir verwenden diese Technologien in Mobiltelefonen, Laptops, Spielzeug und vielen anderen mobilen Geräten, die wir mit Ladegeräten verbinden.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Erfindung des Italieners nicht aus einem einzigen Elektrodenpaar bestand, sondern aus einer Reihe von Elektroden. Das Verfahren der seriellen Verbindung von Zellen wird immer noch bei der Erzeugung vieler Energiequellen verwendet. Was zu Voltas Zeiten als "Stapel" bekannt war, ist heute als "Batterie" bekannt. Die beliebtesten Serienzellen erzeugen eine Nennspannung von 1,5 V oder 3,7 V DC. In der Zwischenzeit wird am häufigsten eine größere Potentialdifferenz benötigt, um viele Geräte mit Strom zu versorgen. Daher enthalten die Produkte normalerweise Behälter, „Akugehäusse”, in denen einzelne Zellen (z.B. beliebte "Mignonzellen") in der entsprechenden Polarisation platziert sind. Sie sind in Reihe geschaltet, was zu einer höheren Spannung führt. Gleiches gilt beispielsweise für kabellose Elektrowerkzeuge. Pakete, die aus mehreren Elektrolysezellen bestehen, werden verwendet, um sie mit Strom zu versorgen.

Neben zahlreichen Auszeichnungen wurde Alessandro Volta auf außergewöhnliche Weise geehrt. Ihm zur Ehre wurde eine elektrische Spannungseinheit benannt. "Volt" leitet sich vom Namen des berühmten Italieners ab. Grundlegende Messungen in Elektrizität und Elektronik werden heute mit Voltmetern, durchgeführt, während die Erkennung von Potentialdifferenzen die Grundlage für Oszilloskope, Logikanalysatoren und viele andere Werkzeuge ist. Es besteht kein Zweifel, dass Alessandro Volta nicht nur ein großer Wissenschaftler war, sondern auch ein Pionier, dessen theoretische Arbeit der modernen Technologie zugrunde liegt.

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