Prečo váš telefón Batérie odtoky tak rýchlo, vysvetlil s dvoma šálkami vody

Prečo batérie umierajú? A prečo sa môžu dobíjať len toľkokrát, kým nebudú mať užitočnú sumu? Môj mladý syn sa ma spýtal na to, čo pred rokmi, keď sa jeho batériou poháňané autíčko prestalo pohybovať a zaujímalo sa o to, čo nazval „večnou batériou“. A tá istá otázka pravdepodobne prešla na myseľ každého používateľa mobilného telefónu, ktorý sa snaží poslať posledný text. pred blikaním obrazovky.

Výskum, podobne ako ja, pokračuje vo svete, aby sa batérie nabíjali rýchlejšie, vydržali dlhšie a mohli sa nabíjať a vybíjať oveľa viac ako dnes. Ale rovnako ako my a ja by sme chceli, aby sme nemohli urobiť skutočne večnú batériu. Vyučoval som termodynamiku viac ako 30 rokov. Doteraz neexistuje nič, čo by naznačovalo, že môžeme porušiť základné zákony vedy, aby sme získali túto nepolapiteľnú batériu.

Batérie vedci a inžinieri hovoria, že hlavný problém "kapacita fade." Pravidelní ľudia premýšľať o tom s otázkami, ako je "Prečo nie je moja batéria držať poplatok?" A sťažnosti, ako "ja som len nabiť túto vec a je to už znova!"

Pozri tiež: Táto nová batéria by mohla poháňať budúcnosť prieskumu vesmíru

Je to výsledok druhého termodynamického zákona, ktorý uvádza, že vždy, keď sa stane nejaký skutočný proces, vytvorí určité množstvo plytvanej energie pozdĺž cesty, ktorá sa nikdy nedá obnoviť. Kedykoľvek je batéria nabitá alebo vybitá, je tu trocha zbytočnej energie - trochu zbytočnej kapacity v batérii, ktorú nie je možné obnoviť.

Ak chcete predstaviť, ako to funguje, premýšľajte o použití batérie, ako je prenos vody medzi dvoma šálkami. Použitie batérie je ako vyprázdnenie vody z jednej šálky do druhej a nabíjanie batérie zahŕňa naliatie vody späť do prvého pohára. Dokonca aj keď to urobíte raz alebo dvakrát, bez toho, aby ste rozlievali kvapku, v každom šálku je vždy len malý kúsok, ktorý nemôžete vylievať.

Teraz si predstavte, vylievanie tam a späť stovky alebo dokonca tisíce krát za obdobie dvoch alebo troch rokov (pre batériu mobilného telefónu) alebo 10 až 20 rokov (pre elektrické auto). Postupom času, všetky tisíce malých a veľkých vecí, ktoré idú zle pridať až trochu vody chýba. Dokonca aj rozliatie sotva viditeľnej kvapky - napríklad jedna desatina mililitra - pridáva až celý liter, ak sa to stane 10 000-krát. Nezahŕňa to ani možnosť, že jeden pohár zlyhá nejakým spôsobom, ktorý stráca ešte viac vody, ako napríklad prasknutie alebo ohrev a spôsobenie odparovania.

Rovnako ako voda nevyhnutne zmizne, keď sa naleje z jednej šálky na druhú, na nabitie batérie je potrebných viac energie, než je v skutočnosti uložená, a menej energie sa spotrebuje, než je v nej uložená. Podiel plytvanej energie na uskladnenú energiu časom rastie.

Čím viac batérií používate, tým viac energie sa premrhá a čím skôr sa batéria dostane na miesto, kde je mŕtvy a nedá sa užitočne nabiť. Ja a iní študujeme spôsoby, ako tieto cykly vybíjania-dobíjania fungujú plynulejšie, aby sa znížilo množstvo odpadu, ale druhý zákon termodynamiky sa vždy postará o to, aby sa ho vôbec nezbavili.

Tento článok bol pôvodne uverejnený na Konverzácii Steva W. Martina. Prečítajte si pôvodný článok.