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なぜ電池が消えるのですか？そして、便利な金額を受け取らないうちに何度も再充電できるのでしょうか。私の幼い息子は、彼が「永遠の電池」と呼んでいたものについて疑問に思い、その年の前に彼の電池式のおもちゃの車が動かなくなったときに私に尋ねました。画面が点滅する前に
私のような研究は世界中で続けられて、より速く、長持ちし、そして今日よりも何度も充電と放電ができる電池を作り続けています。しかし、あなたと私が望む限りでは、本当に永遠のバッテリーを作ることは不可能です。私は30年以上にわたり熱力学を教えてきました。これまでのところ、そのとらえどころのないバッテリーを得るために私たちが科学の基本法則を破ることができることを示唆するものは何もありません。
バッテリーの科学者やエンジニアは、「容量が減る」ことを主な問題と呼んでいます。「私のバッテリーは充電できないのですか」などの質問と、「充電したばかりでもう出ました」という不満があります。
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これは、熱力学の第二法則の結果であり、実際のプロセスが発生すると必ず、回復できない方法で一定量の無駄なエネルギーが発生することを示しています。バッテリを充電または放電するたびに、わずかなエネルギーが浪費されます。つまり、バッテリの容量を少し浪費するだけで、回復することはできません。
これがどのように機能するかを想像するために、2つのカップの間で水を移動させるようなバッテリーの使用について考えてください。バッテリーを使用することは、あるカップから別のカップに水を空にすることに似ています、そしてバッテリーを充電することは最初のカップに水を注ぐことを含みます。 1滴か2滴落とさずにそれをやっても、あなたが注ぐことができないことを常に各カップに残っているほんの少しだけがあります。
2年から3年（携帯電話のバッテリーの場合）または10年から20年の間（電気自動車の場合）に何百回、さらには何千回もの時間をかけて行き来することを想像してみてください。時間が経つにつれて、何千もの大小さまざまな問題が足りなくなり、かなりの量の水が失われることになります。かろうじて見える一滴 - 一分の一ミリリットル - をこぼしても、10,000回発生すると1リットルにもなります。それは1カップが何らかの方法で失敗してさらに多くの水分を失う可能性を含んでさえいません - リークを湧きさせたり、加熱して蒸発させることのように。
あるカップから別のカップに注ぐときに必然的に水がなくなるのと同様に、実際に蓄えるよりも多くのエネルギーがバッテリーを充電するために必要とされ、蓄えられるよりも少ないエネルギーが出ます。蓄えられたエネルギーに対する無駄にされたエネルギーの割合は、時間とともに成長します。
実際、バッテリーを使うほどエネルギーを無駄に消費する量が増え、バッテリーが早く切れて実用的に充電できなくなるほど早くなります。私と他の人たちは、それらの放電 - 再充電サイクルをもっとスムーズに実行して無駄の量を減らす方法を研究しています、しかし熱力学の第二法則はそれを完全に取り除く方法がないことを常に確かめるでしょう。
この記事は、もともとSteve W. MartinによるThe Conversationに掲載されたものです。ここで元の記事を読んでください。