De ce bateria telefonului se scurge atât de repede, explicată cu două cești de apă

De ce bateriile mor? Și de ce pot fi reîncărcate atât de multe ori înainte ca acestea să nu dețină o sumă utilă? Fiul meu mic ma întrebat despre acei ani în urmă când mașina de jucărie cu baterii sa oprit în mișcare, întrebându-se despre ceea ce el a numit o "baterie veșnică". Și aceeași întrebare a trecut probabil de mintea fiecărui utilizator de telefon mobil încercând să trimită un ultim text înainte ca ecranul să clipească.

Cercetarea, ca și a mea, continuă în întreaga lume pentru a face bateriile care se încarcă mai repede, durează mai mult și pot fi reîncărcate și descărcate de mai multe ori decât cele de astăzi. Dar, la fel de mult ca și dumneavoastră și cu mine, este imposibil să faceți o baterie cu adevărat veșnică. Am predat termodinamica de peste 30 de ani. Până acum, nu există nimic care să sugereze că putem rupe legile fundamentale ale științei pentru a obține acea baterie evazivă.

Cercetătorii și inginerii în domeniul bateriilor numesc problema principală "capacitatea se estompează". Oamenii obișnuiți se întreabă despre asta cu întrebări cum ar fi "De ce bateria mea nu va acuza?" Și plângerile precum "Am reîncărcat acest lucru și este deja din nou!"

Vezi deasemenea: Această baterie nouă ar putea alimenta viitorul explorării spațiale

Este rezultatul celei de-a doua legi a termodinamicii, care spune că ori de câte ori se produce un proces real, acesta creează o anumită cantitate de energie risipită de-a lungul drumului care nu poate fi recuperat niciodată. Ori de câte ori o baterie este încărcată sau descărcată, există o mică cantitate de energie risipită - puțină capacitate pierdută în baterie, care nu poate fi recuperată.

Pentru a înțelege cum funcționează acest lucru, gândiți-vă la utilizarea bateriilor, cum ar fi transferarea apei între două cupe. Utilizarea unei baterii este ca și cum ar fi golirea apei dintr-o ceașcă în cealaltă și încărcarea bateriei implică turnarea apei înapoi în prima ceașcă. Chiar dacă o faci de una sau de două ori fără a vărsa o picătură, în fiecare ceașcă este întotdeauna doar un mic pic, pe care nu-l puteți revărsa.

Acum imaginați-vă vărsându-vă de câteva sute sau chiar de mii de ori într-o perioadă de doi sau trei ani (pentru o baterie de telefon mobil) sau de la 10 la 20 de ani (pentru o mașină electrică). De-a lungul timpului, toate mii de lucruri mici și mari care se întâmplă greșit se adaugă la o cantitate mică de apă care lipsește. Chiar și vărsarea unei picături vizibile - spune o zecime dintr-un mililitru - se adaugă la un litru întreg dacă se întâmplă de 10.000 de ori. Aceasta nu include nici măcar posibilitatea ca o ceașcă să nu reușească într-un fel să piardă și mai mult apă - ca și cum ar fi o scurgere sau o încălzire și o evaporare.

La fel cum apa dispare în mod inevitabil atunci când se toarnă de la o ceașcă la alta, mai multă energie este necesară pentru a încărca bateria decât este stocată de fapt, și mai puțină energie ieșită decât este stocată în ea. Proporția de energie risipită la energia stocată crește în timp.

De fapt, cu cât utilizați mai mult o baterie, cu atât mai multă energie se pierde și cu cât bateria va ajunge mai repede într-un punct în care este mort și nu poate fi reîncărcat în mod util. Eu și alții studiază modalități prin care acele cicluri de descărcare-reîncărcare să funcționeze mai ușor pentru a reduce cantitatea de deșeuri, dar a doua lege a termodinamicii va asigura întotdeauna că nu există nici o modalitate de a scăpa de ea în întregime.

Acest articol a fost inițial publicat în The Conversation de Steve W. Martin. Citiți articolul original aici.