How batteries work - Adam Jacobson

كيف تعمل البطاريات - أدم جاكوبسن

المترجم: Ahmed Mohamed المدقّق: Anwar Dafa-Alla

You probably know the feeling.

أنت غالبًا تعلم هذا الاحساس

Your phone utters its final plaintive "bleep"

عندما يلفظ هاتفك برنته الأخيرة

and cuts out in the middle of your call.

ويتوقف في منتصف المكالمة

In that moment, you may feel more like throwing your battery across the room

في تلك اللحظة، ربما تشعر أنك تريد رمي بطاريتك بعيدًا

than singing its praises,

بدلًا من مدحها

but batteries are a triumph of science.

ولكن البطاريات هي انتصار للعلم

They allow smartphones and other technologies to exist

فهم يسمحون للهواتف الذكية والتقنيات الأخرى بالوجود

without anchoring us to an infernal tangle of power cables.

دون تثبيتنا بجحيم الارتباط بأسلاك الطاقة

Yet even the best batteries will diminish daily,

ولكن حتى أفضل البطاريات تفرغ يوميًا

slowly losing capacity until they finally die.

وتفقد سِعتها ببطء حتى تنتهي نهائيًا

So why does this happen,

إذا لماذا يحدث هذا؟

and how do our batteries even store so much charge in the first place?

وكيف بطارياتنا تخزن كل هذه الشحنات في المقام الأول؟

It all started in the 1780s with two Italian scientists,

البداية كانت في عام 1780 مع عالمين ايطاليين

Luigi Galvani and Alessandro Volta,

لويجي جالفاني وأليساندرو فولتا

and a frog.

وضفدع

Legend has it that as Galvani was studying a frog's leg,

تقول الأسطورة أنه بينما كان جالفاني يدرس رجل ضفدع

he brushed a metal instrument up against one of its nerves,

اصطدم أحد أدواته المعدنية بأحد اعصابه

making the leg muscles jerk.

مما جعل عضلات الرجل تنتفض

Galvani called this animal electricity,

سمى جلفاني هذه الكهربية الحيوانية

believing that a type of electricity was stored in the very stuff of life.

معتقدًا إن هذه النوعية من الكهرباء مخزنة في مادة الحياة

But Volta disagreed,

ولكن لم يوافقه فولتا الرأي

arguing that it was the metal itself that made the leg twitch.

قائلًا بأنه كان المعدن نفسه هو الذي جعل الرجل تنتفض

The debate was eventually settled with Volta's groundbreaking experiment.

الجدال حُسم في النهاية بتجربة فولتا المُبتكرة

He tested his idea with a stack of alternating layers of zinc and copper,

فقد اختبر فكرته عن طريق رص طبقات من الزنك والنحاس بالتبادل

separated by paper or cloth soaked in a salt water solution.

مفصولون بواسطة ورق أو قماش منقوع بمحلول ملحي

What happened in Volta's cell is something chemists now call oxidation and reduction.

ما حدث في خلية فولتا هو ما يسميه الكيميائيون حاليًا التأكسد والاختزال

The zinc oxidizes, which means it loses electrons,

فالزنك يتأكسد ويعني هذا أنه يفقد الكترون

which are, in turn, gained by the ions in the water in a process called reduction,

والذي في المقابل يتم اكتسابه بواسطة الأيونات الموجودة في الماء

بعملية تسمى الاختزال، منتجة غاز الهيدروجين

producing hydrogen gas.

Volta would have been shocked to learn that last bit.

ولقد صُعق فولتا ليتعلم الجزء الأخير

He thought the reaction was happening in the copper,

فقد كان يظن إن التفاعل يتم في النحاس

rather than the solution.

وليس المحلول

None the less, we honor Volta's discovery today

ومع ذلك، فنحن نُكرم اكتشاف فولتا اليوم

by naming our standard unit of electric potential "the volt."

بتسمية الوحدة القياسية لفرق الجهد الكهربي "الفولت"

This oxidation-reduction cycle creates a flow of electrons between two substances

دائرة الأكسدة والاختزال تلك تنتج سيل من الالكترونات بين مادتين

and if you hook a lightbulb or vacuum cleaner up between the two,

وإذا وضعت مصباح كهربي أو مكنسة كهربية بين الاثنين

you'll give it power.

ستمدها بالطاقة

Since the 1700s, scientists have improved on Volta's design.

منذ العام 1700، والعلماء يحسنون من تصميم فولتا

They've replaced the chemical solution with dry cells filled with chemical paste,

فقد قاموا باستبدال المحلول الكيميائي بخلايا جافة محشوة بعجينة كيميائية

but the principle is the same.

ولكن لازال المبدأ كما هو

A metal oxidizes, sending electrons to do some work

فالمعدن يتأكسد، ويرسل الكترونات لتقوم ببعض الشغل

before they are regained by a substance being reduced.

قبل أن يُكتسبوا من جديد بالمادة المُختزلة

But any battery has a finite supply of metal,

ولكن أي بطارية لها مخزون محدد من المعدن

and once most of it has oxidized, the battery dies.

وبمجرد أن يتأكسد معظمه، تفرغ البطارية

So rechargeable batteries give us a temporary solution to this problem

لذا البطاريات القابلة لإعادة الشحن توفر لنا حلًا مؤقتًا لهذه المشكلة

by making the oxidation-reduction process reversible.

بجعل عملية الأكسدة والاختزال قابلة للانعكاس

Electrons can flow back in the opposite direction

فالالكترونات ترجع في الاتجاه المعاكس

with the application of electricity.

عن طريق التوصيل بالكهرباء

Plugging in a charger draws the electricity from a wall outlet

بتوصيل الشاحن تنسال الكهرباء من مخرج الحائط

that drives the reaction to regenerate the metal,

وتقود التفاعل ليجدد المعدن

making more electrons available for oxidation the next time you need them.

ليجعل المزيد من الالكترونات متاحة للأكسدة في المرة القادمة التي نحتاجهم بها

But even rechargeable batteries don't last forever.

ولكن حتى البطاريات القابلة للشحن لا تدوم للأبد

Over time, the repetition of this process causes imperfections

فبمرور الوقت، وبتكرار هذه العملية ينتج شوائب

and irregularities in the metal's surface that prevent it from oxidizing properly.

وتشوه في السطح المعدني والذي يمنع حدوث عملية الأكسدة بشكل صحيح

The electrons are no longer available to flow through a circuit

فالالكترونات لا تكون متاحة للسريان عبر الدائرة

and the battery dies.

وتنتهي البطارية

Some everyday rechargeable batteries

بعض البطاريات التي يُعاد شحنها يوميًا

will die after only hundreds of discharge-recharge cycles,

ستنتهي بعد عدة مئات من المرات فقط من دورات الشحن-التفريغ

while newer, advanced batteries can survive and function for thousands.

بينما الأحدث، البطاريات الأكثر تطورًا من الممكن أن تظل تعمل بكفاءة لآلاف المرات

Batteries of the future may be light, thin sheets

بطاريات المستقبل من الممكن أن تكون شرائح خفيفة ونحيفة

that operate on the principles of quantum physics

والتي تعمل بمبادئ الفيزياء الكمومية

and last for hundreds of thousands of charge cycles.

وتدوم لمئات الآلاف من دورات الشحن

But until scientists find a way to take advantage of motion

ولكن حتى يجد العلماء الطريقة لأستخدام الحركة

to recharge your cell battery, like cars do,

لشحن بطارية هاتفك، كما يحدث بالسيارات

or fit solar panels somewhere on your device,

أو يقومون بتركيب الواح طاقة شمسية بطريقة ما في الجهاز

plugging your charger into the wall,

فتوصيل شاحنك في الحائط

rather than expending one battery to charge another

بدلًا من استخدام بطارية لشحن أخرى

is your best bet to forestall that fatal "bleep."

هو الحل الأمثل لتجنب هذا الانقطاع المفاجئ