電池のお話の続き〜速度論と平衡論〜 - 東大卒サラリーマンのお勉強ブログ

ヒロです。

前回の更新から7ヶ月もたってしまいました。

毎日更新を目標に意気揚々と始めたものの、仕事が忙しく1日サボってしまったらズルズルと7ヶ月経過していました(長すぎ)

これからはゆるゆると、しかし少しでも多く書いていこうと思いますので、たまたま立ち寄っていただいた方は別記事も読んでいただけるとうれしいです！！

それでは最早書いた記憶も消え失せた前回の続きです。

まだ読んでないよ～って方はこちらからどうぞ。

前回、電解液には大きく分けて2種類あるという話をしました。

簡単におさらいすると、

水系電解液・・・安全だけど電圧低い(水は1.23ボルトで分解してしまうので)

非水系電解液・・電圧高くできるけどちょっと危険(燃えやすい)

ってな感じです。

しかし車のバッテリーによく使われている鉛蓄電池は水系電解液を使っているにもかかわらず電圧は約2ボルトとなっているのは何ででしょう？と問題提起をして長い冬眠期間に入ってしまいました(汗)

だいぶ長いこと引っ張ってしまったので、今回はすぐに答え合わせに行きましょう。

なぜ鉛蓄電池は電圧が高くても安定に作動しているのか？それは・・・

「平衡論的には安定でなくても速度論的には安定といえるから」です！！

で？

となりそうなのでこれから解説していきますが、その前にひとつクイズを出します。

「雪は気温0度以下でないと降らない、〇か×か？」

別にとんちクイズとかではないので普通に考えてみてくださいね。

それでは早速クイズの答えですが、

正解は「×」です！

なぜなら地上の気温が0度以上であっても上空の気温は氷点下以下になっているので雪ができるからです。

ただし、上空の気温が氷点下になっていれば必ず雪になるわけではもちろんありません。

大事なのは「地上に到達するまでに雪が溶けるかどうか」です。

溶けなければ雪ですし、溶けてしまえば雨になります。

雪が地上に到達するまでに十分な時間が経過するならば先ほどのクイズの答えは「〇」になりますが、実際はそれほど長い時間がかからないので、雪のまま降る場合もあるということです。

それでは本題に戻りますが、「十分な時間が経過して見かけ上変化が起こらなくなった状態」を平衡状態、といいます。

そしてそのような状態の現象について議論するのが「平衡論」です。

そして平衡状態に達するまでの速さを議論するのが「速度論」であると理解してもらえればいいかと思います。

そして鉛蓄電池の例で言えば、1.23ボルトで分解する水に約2ボルト(満充電時)の電圧がかかっているために電極上で水の分解が進行し、「平衡論」的には使えない電池となってしまっていますが、その分解速度がとても遅いために「速度論」的には使える電池とみなせるということになります。

とはいえ遅いながらも反応は進んでおり水が分解してしまうので、車のバッテリーは定期的に水の補充が必要となるわけです。

同じようなことが実はリチウムイオン電池にも当てはまり、平衡論的には成立していない電池を使うことができているおかげで皆さんのスマホは電池が長持ちするようになっているのです。

今日で一旦区切りがつきましたので次回は別の話題か、ネタがなかったら電池にまつわる別の話をしようと思います。

最後まで読んでくださりありがとうございました。

それではまた次回！