왜 당신의 전화 건전지는 이렇게 빨리 급속하게, 2 개의 물의 컵으로 설명되는

배터리가 왜 죽을까요? 그리고, 그들은 왜 그들이 유용한 금액을 보유하지 않기 전에 여러 번만 충전 될 수 있습니까? 내 어린 아들은 배터리가 장착 된 장난감 자동차가 움직이지 않고 멈추었을 때 그가 "영원한 배터리"라고 불렀던 것에 대해 궁금해했던 그 몇 년 전에 나에게 묻습니다. 그리고이 같은 질문은 아마도 마지막 텍스트를 보내려는 모든 휴대 전화 사용자의 마음을 넘어 섰을 것입니다 화면이 깜박이기 전에.

광산처럼 연구가 전 세계적으로 계속 진행되어 더 빠르고 더 오래 충전되고 오늘날보다 훨씬 많은 시간 충전되고 방전 될 수 있습니다. 그러나 당신과 내가 원하는만큼, 진정으로 영원한 배터리를 만드는 것은 불가능합니다. 나는 30 년 이상 동안 열역학을 가르쳤다. 지금까지 우리가 알기 힘든 배터리를 얻기 위해 과학의 기본 법칙을 깨뜨릴 수 있다고 제안하는 것은 없습니다.

배터리 과학자와 엔지니어들은 주된 문제를 "용량 감소"라고 부른다. 일반 사람들은 "내 배터리가 충전되지 않는 이유는 무엇인가?"와 같은 질문에 대해 궁금해하고있다. "나는이 배터리를 재충전했고 이미 다시 꺼져 버렸다"고 불평한다.

또한이 새로운 배터리로 우주 탐사의 미래를 주도 할 수있다.

이것은 열역학의 두 번째 법칙의 결과입니다. 실제 열역학 과정이 일어날 때마다, 결코 회수 될 수없는 방식으로 낭비되는 에너지를 일정량 생성합니다. 배터리가 충전되거나 방전 될 때마다 낭비되는 에너지가 조금 있습니다 - 배터리에서 낭비되는 용량 중 약간은 복구 할 수 없습니다.

어떻게 작동하는지 생각해 보려면 두 컵 사이에 물을 옮기는 것과 같은 배터리 사용에 대해 생각하십시오. 배터리를 사용하는 것은 한 컵에서 다른 컵으로 물을 비우는 것과 같으며, 배터리를 충전하는 것은 첫 번째 컵에 물을 다시 쏟아 붓는 것과 같습니다. 한두 방울 떨어 뜨리지 않고 한 두 번 할지라도 항상 쏟아 낼 수없는 작은 컵에 조금씩 남아 있습니다.

이제 2 ~ 3 년 (휴대폰 배터리의 경우) 또는 10 ~ 20 년 (전기 자동차의 경우) 동안 수백 또는 수천 번씩 앞뒤로 쏟아지는 것을 상상해보십시오. 시간이 지남에 따라, 수천 개의 크고 작은 것들이 모두 잘못되어 많은 물이 빠지게됩니다. 겨우 눈에 띄게 떨어지는 물방울도 흘려서 - 10 분의 1 밀리리터처럼 - 그것이 1 만 번 발생하면 전체 리터까지 추가됩니다. 심지어 한 잔이 더 많은 물을 잃는 어떤 방법으로도 실패 할 가능성을 포함하지 않습니다. 누수가 튀어 오르거나 증발을 일으키는 것과 같습니다.

한 컵에서 다른 컵으로 물을 붓을 때 필연적으로 물이 빠지기 때문에 실제로 배터리를 충전하는 것보다 배터리를 충전하는 데 더 많은 에너지가 필요하며 에너지가 저장되는 것보다 에너지가 적습니다. 저장된 에너지에 대한 낭비되는 에너지의 비율은 시간이 지남에 따라 증가합니다.

사실, 배터리를 많이 사용할수록 더 많은 에너지가 낭비되고, 배터리가 죽어서 유용하게 충전 될 수없는 지점에 일찍 도달하게됩니다. 저와 다른 사람들은 이러한 방전 - 방전 사이클을 더 부드럽게 실행하여 폐기물의 양을 줄이는 방법을 연구하고 있지만 열역학의 두 번째 법칙은 항상 완전히 제거 할 수있는 방법이 없음을 확신합니다.

이 기사는 Steve W. Martin의 The Conversation에 처음 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.