最早的battery並不是電池


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你知道嗎,電池的英文是battery。 (喔,你知道。不EY。)

但是,反過來說,battery卻不一定是電池喔。「蝦,什麼意思?」

就待我快快說來~~

電池在生活中出場機會不少,手機上的剩餘電量圖示大概是最眼熟的。

噢不!也掉太快。

電池最常用來供應一些小型電器的電力,像是鬧鐘、瓦斯爐(點火電池)、掌上型電玩和操縱手把、遙控器,甚至救人一命的心律起博器。

買冷知識送英文知識:「手機沒電了。」的英文是

(O) The phone is out of juice.

(X) The phone is out of electricity.

(X) The phone is out of battery.

我想和妳一起充電 — 莫斐斯

不過,有時候我們說的電池不是一顆一顆的,也可以是一片,像常出現在計算機上面的太陽能供電版(用手蓋住就會看到液晶螢幕慢慢變淡,中途放開就會慢慢恢復,非常好玩……人不屁孩枉少年)。

有些人可能會抗議說「太陽能電池」這個名稱名不符實。但是其實在電路中來看,電池指的就是一個提供電壓的零件。普通的電池將內含化學物質的能量轉換為電能,太陽能板則是把吸收光子的能量轉為電能,推動電路的運行。

這件事,你一定也幹過。

但是,發明英文的「電池」:Electrical Battery 這個單字的那個人,心裡想的東西,就和我們現代認為的電池有天壤之別了。

因為,那個時候,電池還沒有真的被發明(!?) ——只是這個字先出現了而已。而且,說起來,最早被人叫做電池(Electrical Battery)的東西,以現代的電路學觀念來看,根本不是電池,應該是「電容器」(電容)才對。

發明這個字的人,就是美國的國父之一,博學印刷工,自學的外交奇才和科學家:班傑明‧富蘭克林(1706-1790)。

在1749年,富蘭克林寫給科學圈友人的信件中,描述了他的實驗。他為了能得到更強的放電,將十八世紀的人儲存電力的唯一手段:萊頓瓶(Leyden jars)相同極性的一端串在一起,並聯能增加電流,是一個團結力量大的概念。

富蘭克林認為這個裝置有點像是砲兵團的炮陣(Artillery Battery),意思就是好幾門炮協同(並聯)在一起,對同一個目標發射衝阿轟他個稀巴爛(放電)。所以稱呼他的裝置為 Electrical Battery,我們也許該稱之為「電力炮陣」吧。

順便說明,萊頓瓶的發明人不是富蘭克林,名字也不叫萊頓。萊頓瓶是荷蘭科學家彼得·凡穆森布羅克(Pieter van Musschenbroek, 1692-1761),最早在荷蘭的萊頓大學製做出來的。改用地名而不是人名,要不是謙虛低調,就是嫌他名字太長吧XD

萊頓瓶是科學家最早發現,除了瘋狂摩擦物體以外,另一種能儲存靜電荷的方法。結構也很簡單,就是在絕緣體的玻璃瓶中鋪上一圈金屬箔就完成了。

而這種藉由絕緣體分隔的導體儲存電荷(和電場)的裝置,現代的分類是電容器(電容,符號是這玩意 ┤├ ) 。

富蘭克林的「電力炮陣」。

科宅以前在〈科學怪人,或達爾文醫師復活的麵條?!〉一文中,雜七雜八的介紹過,我們目前最常用的「電池」,源自於1800年,義大利科學家伏打(Alessandro Volta, 1745-1827)發明的,用銅片和鋅片反覆交疊,經過電化學反應,持續釋放出電能的「伏打電堆」。

伏打電堆

但是啊,不曉得讀者你有沒有納悶過,中文都說「電池」,但那個「池」字到底是怎麼回事?尤其是我們都用「電池」。這個字難道是某種矛盾修辭法嗎?

今天,我們就來揭開這個你生命中的重大謎題吧,燈等楞燈~~

其實答案很低級XD 這是因為歷史上的電池曾經需要水,而且是很多水。

伏打的電堆發明後不久,大家就開始覺得它很難用了。問題主要出在用於浸濕、促使化學反應的鹽水,會造成電堆它自身的短路問題,就算用盡了洪荒之力,也無法再藉著串連更多銅片鋅片,達到更高的電壓。

蘇格蘭化學家威廉‧庫李克申(William Cruickshank, 生年不詳-1811)隨即改良了伏打的設計,基本上就只是讓電堆橫躺下來。再分別把每一對銅片鋅片對隔絕在自己的一個小水槽裡面。

這就是槽式電池(trough battery)。是讓物理學家和化學家從此驚呆了的好東西,它的好處在於供電強而有力、且穩定,還可以像人形蜈蚣一樣——要串多長就串多長,達到驚人的直流高壓電。而伏打電堆會短路的問題,也因為水槽之間是絕緣體(木頭)而克服。

庫李克申因為這項貢獻,立刻就被納入英國的上流科學家の高級俱樂部:皇家學會

槽式電池(trough battery)長得就像一條土司。

事實上我們今天最常用的「濕電池」:鉛酸電池,的切面還是和上圖長得很像滴。

所以啦,從富蘭克林的並聯電容(萊頓瓶)「電力炮陣」,到伏打和庫李克申的串聯「電池」。之間其實相差了五十年囉。

槽式電池發明之後,立即受益的就是化學家。英國化學家立刻發現,把電池的正負極插入各種物質中,可以觀察到產生化學反應!化學家 William Nicholson 和 Anthony Carlisle 幾乎是立刻就報告了水的電解反應

電池的發明,和「電化學」的發現,幾乎同時發生。

過了不久,電學之父法拉第……他的師父!科學家亨弗萊‧戴維爵士(Humphry Davy, 1778-1829)也把高壓電玩到極致。戴維在付他薪水的「皇家研究院」(Royal Institute)的地下室堆滿了槽式電池,把它們全部串在一起,然後插進高溫熔融的鹽裡面,於是他發現了

——鹽可以被電解!(electrolysis, electro: 電, lysis: 分解)

例如食鹽(氯化鈉)能被電解分為金屬納,以及氯氣。碘化鉀可以被分解成碘和鉀。而這些電解的產物,大多是當時人們從未見過的元素!

戴維爵士就靠著他的電池好朋友,整天把各種鹽拿來電解,最後以一人之力,發現了八種元素的存在:納、鉀、鈣、鎂、鍶、鋇、氯。

「都給你一個人發現就好了啊!(翻桌)」 ……據說某同時代科學家如是說

一人發現八種化學元素,這是個接近不可能被打破的紀錄(畢竟元素只有那麼多種),但是,在整個人類歷史上,居然有一個人最終超越了戴維爵士,在週期表上插了更多旗,那個人就是——

嗯,是誰來著?就留到以後再介紹吧!(欠打的賣關子)

最終,關在研究所裡電解鹽也給戴維的健康帶來了不良的影響,一般猜想電解過程中冒出的氯氣,可能損害了他的肺部,導致他英年早逝,哀呀呀。

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額外冷點:

英文裡面 battery 除了電池還有很多衍伸的意思。

首先,和砲兵相關的意思,說起來是來自法文的「打擊」(battre)一詞。從聖女貞德收復法國,到拿破崙征服歐陸,砲兵戰術都是重要的一環,不過,一名十七八歲的農家女到底是怎麼嫻熟砲兵調度的戰術的,到今日都還是使歷史學者超困惑的謎題。

於是英文中 battery 也有痛打一頓、蓄意傷害的意思,是正式的法律用語。

在棒球中,battery 指的當然是打擊……不對!這樣想就上當了。球隊中的 battery 指的是投手和捕手的搭檔。要像大砲一樣合作無間,對付打者(batter)的。所以投手教練才會被稱做 battery coach。他可不訓練打者喔!

在西洋棋中,棋子組成 battery 的意思是:許多我方棋子往同一格偕同攻擊過去,像大砲齊發一樣瓦解對方的防守。如下圖中,城堡、皇后、城堡疊在同一行(叫做 triple up),瞄準了e7位置的黑卒。使得黑陣面臨崩潰,因為黑卒只被防禦了兩次(后和王),卻被攻擊了三次。

這次就到這邊,我們下次見!


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七月 24th, 2018 by