Vývoj názorů na podstatu elektřiny (27)

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (27)

Ing. Josef Heřman, CSc.

Alessandro Volta v průběhu zkoumání meteorologie a roztahování plynů opakoval i Galvaniho experimenty a úspěch, který se vzápětí dostavil, jej již 1. dubna 1792 přiměl věnovat se této problematice důkladně a dlouhodobě. Pravděpodobně přehodnotil i svůj názor na „animální elektřinu“ a zpočátku nabyl přesvědčení o správnosti Galvaniho výkladu jevu.

Avšak ani Galvani a jeho stoupenci nesložili zbraně, promýšleli svou reakci a v roce 1794 zahájili protiútok. Ke Galvanimu a Aldinimu se připojil známý lékař Eusebio Valli (1755 – 1816), který vždy považoval Voltovu „kontaktní teorii“ za „směšnou“, protože si nedovedl představit, „jak je možné, že jeden šilink obsahuje tolik elektřiny, že stačí k pohybu koňské nohy“.

Jako důkaz proti Voltovi byl použit výsledek Valliho experimentu, při kterém bylo dosaženo stahů svalů žabích preparátů bez jakéhokoliv kontaktu s kovem, což mělo být podle dosavadních závěrů Volty nezbytnou podmínkou. Zdálo se, že tento Valliho úder bude záchranou teorie „animální elektřiny“. Avšak nestalo se tak a Volta celou záležitost obrátil ve prospěch své teorie. Všiml si totiž, že Valli při popisu svého experimentu uvedl, že tento probíhal nejlépe, když svaly a nervy byly vlhké od krve či šlemu.

Alessandro Volta pak v dopisu z března 1795 siru Josephu Banksovi (viz obr.) prezidentu londýnské Royal Society, a v roce 1796 v dopise Antoniu Mariovi Vassallimu (1761 – 1825), profesoru fyziky v Turínu, vysvětlil, že rovněž existuje posloupnost různých „vlhkých vodičů“, u nichž může při styku vzniknout elektromotorická síla.

Bez ohledu na vedené vědecké spory Volta nepřerušovaně pokračoval v pracných výzkumech, při kterých zejména na základě intenzity fyziologických pocitů již od roku 1794 víceméně kvalitativně posuzoval jednotlivé látky a pokoušel se je uspořádat do řady. Indikované efekty byly tím silnější, čím více byly látky od sebe v řadě vzdáleny.

Alessandro Volta nadále usiloval úplně vyloučit účast nervů a svalů na galvanickém jevu. Přešel k vyhodnocování pomocí citlivého elektrometru se zlatými lístky, jehož citlivost zvyšoval použitím kondenzátoru. Významně mu přitom pomohla jeho předcházející zkušenost s tímto způsobem měření. Podařilo se mu tak prokázat, že pouhý chvilkový kontakt dvou rozdílných kovů způsobí, že se stanou opačně nabitými bez zprostředkování jakékoliv vlhké látky či přítomnosti zvířecího orgánu. V průběhu svého experimentu přikládal kotouče z různých kovů opatřené izolačním držadlem na kotouče z jiných kovů oddělených slabou vrstvou izolujícího materiálu (čímž se vytvořil kondenzátor) a vodivě spojeného s citlivým elektrometrem, pomocí něhož mohl otestovat velikost náboje na kovech při vzájemném styku. Například zinkový kotouč byl po styku shledán nabitý kladně, zatímco kotouč měděný záporně. Jestliže byl však vytvořen styk zlatého nebo stříbrného kotouče s kotoučem měděným, měď získala náboj kladný a drahocenné kovy byly elektrizovány záporně. Otázka, která Voltu dlouho trápila, bylo prokázání totožnosti elektřiny získané třením různých látek a elektřiny získané stykem dvou kovů.

Alessandro Volta svůj „fundamentální experiment“ popsal v roce 1797, v dopisu Fridrichu Grenovi (1760 – 1798), profesoru fyziky a chemie na univerzitě v Halle. Zdůraznil v něm, jak pozoruhodné bylo získat tak důležité poznatky o elektřině pouhým stykem dvou různých kovů a jak všichni badatelé, jimž experiment předvedl, tím byli ohromeni.

Aby zjistil znaménko různých stykových nábojů, přikládal k elektrometru třenou tyč ze skla či pryskyřice a pozoroval, která z nich způsobí zvětšení rozestupu lístků a která naopak způsobí jeho zmenšení. Na základě těchto kvantitativně vyhodnocovaných pokusů došel Volta k uspořádání testovaných vodičů do následující řady: + zinek, olovo, cín, ocel, měď, stříbro, zlato, uhlík – .

Tato řada byla brzy rozšířena o další členy, zahrnující také minerály jako pyrit, leštěnec, měděnou rudu apod. Uvedená elektrochemická řada je někdy označována jako Voltova řada.

Látky jsou v řadě uspořádány tak, aby při styku kterýchkoliv dvou vybraných členů dřívější v řadě byl kladně a pozdější záporně nabitý. Dále měření elektrometrem ukázala, že rozdíl nábojů vzniklých při výběru dvou libovolných členů řady je větší, čím jsou látky v řadě od sebe vzdálenější. Takže pro první čtyři členy řady byly zjištěny tyto rozdíly:

• zinek a olovo – 5,
• olovo a cín – 1,
• cín a ocel – 3,

zatímco pro krajní členy výběru, tzn. zinek a ocel, byl rozdíl 9 (tj. 5 + 1 + 3). Tento výsledek umožnil Voltovi formulovat obecnou zákonitost, podle níž výsledná elektromotorická síla otevřeného obvodu, který je vytvořen z několika styků vodičů podle posloupnosti v řadě, je dán algebraickým součtem elektromotorických sil jednotlivých styků, popř. elektromotorickou silou dvou jeho krajních členů. V uzavřeném obvodu se elektromotorické síly jednotlivých styků ruší, takže výsledná elektromotorická síla je nulová.

Na základě svých výzkumů Volta nejprve předpokládal, že elektromotorická síla výlučně vzniká v místě styku kovů a že animální či jiné tekutiny slouží pouze jako vodiče. Nicméně dalším výzkumem zjistil, že elektromotorická síla vzniká i na styku kovu s kapalinou. Oddělené kotouče stříbra, cínu, zinku apod. uvedl do styku s vlhkým dřevem, papírem nebo dlaždicí, a když je oddělil, zjistil, že jsou negativně elektrizovány. Kovy nazval vodiči (v jeho terminologii elektro-motory) I. třídy a kapaliny, které nemohly být včleněny do řady, vodiči (elektro-motory) II. třídy. Nicméně sám uznal nemožným vysvětlit, jak styk mezi členy těchto dvou tříd vodičů umožňuje zvýšení elektromotorické síly, jak bylo obecně pozorováno. Pravděpodobně již v roce 1796 vytvořil Alessandro Volta kombinací dvou vodičů I. třídy, mezi něž vložil vodič II. třídy, skutečný galvanický článek.

(pokračování)