Наверное никого уже не удивить тем, что стандартный кислотно-свинцовый аккумулятор имеет неприятное свойство саморазряжаться в холодное время года. Как только на улице ударят морозы многие автомобилисты вынуждены тащить полуживой аккумулятор домой или прикуривать от заботливого соседа.
Вот только что именно происходит внутри такого аккумулятора? Как всё это работает и что плохого делает холод для аккумулятора, который в результате помирает?
Давайте попробуем вычленить самые главные моменты физики этого процесса и изложить их в понятной форме.
Физически процесс разрядки подразумевает потерю электрического заряда и логично следующую за этим потерю емкости. Ну а электролит при полной разрядке (если морозы сильные) может вообще замерзнуть.
Коротко про то, как работает аккумулятор
Конструкция кислотно-свинцового аккумулятора довольно простая. Это емкость, в которой налит электролит. Внутри емкости расположены электроды в виде пластин.
Когда мы пропускаем постоянный электрический ток через эти пластины, выведенные на клеммы аккумулятора, происходит химическая реакция. На положительном электроде появляются отрицательные ионы, а на отрицательном они пропадают и формируются положительные ионы.
Электролит обеспечивает транспортную функцию заряженных частиц между электродами, а заодно участвует и в основной реакции.
Когда процесс зарядки остановился и мы начинаем разряжать аккумулятор, процесс зеркально переворачивается. Начинается обмен ионами между электродами в обратном направлении и меняются они посредством транспортного электролита. Это окислительно-восстановительная химическая реакция. В итоге получается электрический ток или упорядоченное движение заряженных частиц.
Так всё работает в нормальных условиях. Теперь представим, что резко похолодало.
Что именно произойдет на морозе внутри системы?
Температура - это один из главных физических критериев, который определяет скорость протекания большинства процессов и их потенциальную возможность. Влияет она и на процесс разрядки аккумулятора и он потеряет емкость на морозе.
Возможно вы обращали внимание, что иногда потеря емкости частично обратима. Принесете вы дохлый аккумулятор домой, подогреете при комнатной температуре и он даже без подзарядки способен вновь прокрутить стартёр.
Связано это с тем, что на морозе увеличивается вязкость электролита вследствие роста его плотности. Через плотный электролит ионам намного сложнее протолкнуться для обмена между электродами. Он мешает как толпа в метро.
Кроме того, замедляется и скорость протекания химической реакции с передачей частичек, а значит нет и электрического тока или его очень мало.
Помимо роста вязкости электролита (и дальнейшего его полного замерзания при полной разрядке), происходит и замедление физико-химических процессов на самих электродах. Холодные электроды неактивно участвуют в реакции и с большим трудом отдают или принимают свободные электроны. Замедлены все возможные процессы. Нет нормальной диффузии. Металл теряет активность. Получается некоторый анабиоз.
Устройство просто неспособно работать полноценно, находясь в таком холодно сне.
Химические реакции замедлились, частички генерируются неохотно. При этом, те, что появились в растворе передаются через электролит на электроды с большим трудом из-за замедления теплового движения и роста плотности электролита. Помимо этого, сами металлические электроды теряют активность и не способны в том же объеме участвовать в реакциях. Ну а мы видим это как потерю емкости аккумулятора.
Любой ли аккумулятор такой конструкции подвержен разрядке на морозе?
Тут иногда можно услышать восторженные отзыв. Мол мой аккумулятор вполне выдерживает мороз. Смею вас уверить, что если вы заглянете внутрь такого стойкого аккумулятора, то всё описанное будет иметь место. Пока аккумулятор новый, он действительно будет в меньшей степени терять емкость.
Кроме того, если аккумулятор имеет заведомо повышенную емкость для сильных морозов, то он может не погибнуть. Но описанная физика работает во всех аккумуляторах такой конструкции.
Ну и напоследок отметим. Не вздумайте заряжать замерзший аккумулятор сразу после того, как вы его принесли. Дайте ему прогреться дома.
------------
Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала.
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
Смотрите нас на YouTube и присоединяйтесь к телеге!