Kāpēc jūsu tālruņa akumulatoru notecina tik ātri, paskaidrots ar divām tasēm ūdens

Kāpēc baterijas mirst? Un kāpēc tās var tik atkārtoti uzlādēt tik daudz reižu, pirms tām nebūs noderīgas maksas? Mans jaunais dēls man jautāja, ka pirms gadiem, kad viņa akumulators darbojās ar rotaļlietu automašīnu, viņš jautāja, ko viņš sauc par „mūžīgo akumulatoru”. Un tas pats jautājums, iespējams, šķērsoja katra mobilā tālruņa lietotāja prātu, kurš mēģina nosūtīt vienu pēdējo tekstu pirms ekrāna mirgo.

Pētījumi, piemēram, mans, turpinās visā pasaulē, lai padarītu akumulatorus, kas lādējas ātrāk, ilgāk un var tikt uzlādēti un izlādēti daudz vairāk reizes nekā šodien. Bet, cik jūs un es vēlētos, nav iespējams izveidot patiesi mūžīgu akumulatoru. Es esmu mācījis termodinamiku vairāk nekā 30 gadus. Līdz šim nav nekā, kas liek domāt, ka mēs varam lauzt fundamentālos zinātnes likumus, lai iegūtu šo nenotveramo akumulatoru.

Akumulatoru zinātnieki un inženieri sauc par galveno problēmu “jauda izzūd”. Regulāri cilvēki brīnās par tādiem jautājumiem kā „Kāpēc mana baterija nav uzlādēta?” Un sūdzības, piemēram, „Es tikko uzlādēju šo lietu un tas jau ir atkal!”

Skatiet arī: Šis jaunais akumulators var kļūt par kosmosa izpētes nākotni

Tas ir otrā termodinamikas likuma rezultāts, kas nosaka, ka, kad notiek kāds reāls process, tas rada noteiktu daudzumu izšķērdētu enerģiju pa ceļu, ko nekad nevar atgūt. Ikreiz, kad akumulators ir uzlādēts vai izlādējies, ir mazliet izšķērdēta enerģija - mazliet izšķērdēta akumulatora jauda, ​​ko nevar atgūt.

Iedomājieties, kā tas darbojas, padomājiet par akumulatora lietošanu, piemēram, pārnesot ūdeni starp divām krūzēm. Akumulatora lietošana ir tāda, ka ūdens tiek iztukšots no vienas tasītes otrā, un akumulatora uzlādēšana ietver ūdens ieliešanu atpakaļ pirmajā kausā. Pat ja jūs to darītu vienu vai divas reizes, neizlejot pilienu, katrā kausā vienmēr palicis nedaudz mazliet mazliet, ko jūs nevarat izlej.

Tagad iedomājieties ielejot uz priekšu un atpakaļ simtiem vai pat tūkstošiem reižu divu vai trīs gadu laikā (mobilā telefona akumulatoram) vai 10 līdz 20 gadiem (elektriskā automašīna). Laika gaitā visi tūkstoši mazo un lielo lietu, kas notiek nepareizi, rada diezgan maz ūdens. Pat tikko redzams kritums - piemēram, viena desmitā daļa no mililitra - izplūst līdz pat litram, ja tas notiek 10 000 reizes. Tas neietver pat iespēju, ka viena krūze varētu kaut kādā veidā zaudēt, kas zaudē vēl vairāk ūdens, piemēram, noplūdi vai sildīšanu un iztvaikošanu.

Tāpat kā ūdens neizbēgami izzūd, ielejot no vienas krūzes uz otru, ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai uzlādētu akumulatoru, nekā tas faktiski uzglabā, un mazāk enerģijas izdalās, nekā tas tiek glabāts tajā. Izšķērdētās enerģijas īpatsvars uz uzglabāto enerģiju laika gaitā pieaug.

Faktiski, jo vairāk jūs izmantojat akumulatoru, jo vairāk enerģijas tiek izšķiesti, un jo ātrāk akumulators sasniegs punktu, kur tas ir miris, un to nevar lietderīgi uzlādēt. Es un citi pētām veidus, kā šos izlādes ciklus padarīt vienmērīgākus, lai samazinātu atkritumu daudzumu, bet otrais termodinamikas likums vienmēr nodrošinās, ka nav iespējams pilnībā atbrīvoties no tā.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts Steve W. Martin sarunā. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.