Hệ thống pin khổng lồ của Tesla có thể nâng được kim tự tháp Giza lên cao ngang tòa nhà 3 tầng

Có thể nói Elon Musk chính là Tony Stark của thế giới hiện thực. Mặc dù không nắm trong tay bộ áo giáp làm nên tên tuổi của Iron Man, ông vẫn đang là người đi đầu trong nhiều lĩnh vực công nghệ với các sản phẩm mang tính đột phá. Giờ đây, ông sẽ chế tạo ra viên pin lớn nhất thế giới.

Công bằng mà nói, Tesla sẽ làm điều này. Tuy nhiên, dưới cương vị CEO của công ty, Elon Musk đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm. Mục tiêu của Tesla là một hệ thống pin lithium-ion khổng lồ có trữ lượng lên tới 129 Megawatt-giờ (MWh)

Hệ thống pin này sẽ được Tesla xây dựng tại Úc

Đầu tiên, hãy cùng tìm hiểu về năng lượng của viên pin này, cụ thể hơn là khả năng thực hiện công năng của nó lên một vật khác. Đơn vị SI của công năng chính là Jun (J) hay còn được biểu diễn dưới dạng Watt-giây nếu ta thực hiện một phép quy đổi đơn vị cơ bản dựa trên phương trình bên dưới.

P: công suất; delta E: công năng; delta t: thời gian

Theo tính toán, hệ thống pin mà Tesla đang chế tạo có khả năng cung cấp 129 MWh, tương đương với 4.6 x 10^11 J. Vậy thì Elon Musk có thể làm gì với 460 tỉ Jun ?

Nâng kim tự tháp Giza cao 10 mét.

Để có thể nâng được một vật, ta cần chiến thắng thế năng của vật đó. Vì vậy, năng lượng cần sử dụng để nâng một vật trên Trái Đất chính là tích của khối lượng của vật, độ cao cần nâng và lực hấp dẫn của Trái Đất (dựa trên công thức tính thế năng).

delta U: thế năng; m: khối lượng; g: lực hấp dẫn Trái Đất; delta y: độ cao

Với 460 tỉ Jun, chúng ta có thể nâng được một vật có khối lượng 4,7 tỉ kilogram lên độ cao 10 mét. Nói cách khác, ta có thể nâng toàn bộ kim tự tháp Giza lên khỏi bề mặt Trái Đất ở độ cao khoảng 3 tầng nhà. Để bài toán mang tính thực tế hơn, hãy thay kim tự tháp Giza bằng chiến hạm lớp Nimitz như chiếc Carl Vinson, một tàu sân bay với khối lượng khoảng 100 tấn. Hệ thống pin của Elon Musk có thể nâng chiếc tàu này lên 469 mét. Chú ý rằng đây là những con số có thể đạt được nếu hiệu suất chuyển hóa năng lượng giữa hệ thống pin và cơ chế nâng đạt 100%. Tuy nhiên, điều này rất khó có thể đạt được.

Phóng một động cơ hơi nước đi nhanh hơn một viên đạn.

Một dạng năng lượng phổ biến khác chính là động năng, thứ mà mọi thứ sản sinh ra khi chuyển động. Dạng năng lượng này phụ thuộc vào vận tốc mà vật đang chuyển động cùng với khối lượng của vật. Phương trình tính động năng được trình bày như sau:

K E: động năng; m: khối lượng; v: vận tốc

Hãy lấy một động cơ hơi nước nặng 100 nghìn kilogram làm ví dụ. Nhận được 460 tỉ Jun, vật thể này có thể đạt vận tốc 3033 m/s, nhanh hơn gấp nhiều lần so với vận tốc của một viên đạn. Nếu chúng ta muốn “viên đạn” chỉ nặng bằng một quả bóng chày (145g) thì vận tốc tối đa có thể đạt được là 2.5 x 10^6 m/s, gấp khoảng 7346 lần tốc độ âm thanh. Trong cả hai trường hợp, chúng ta đều loại trừ lực cản của không khí.

Làm tan chảy một lượng băng khổng lồ.

Hãy giả sử tảng băng khổng lồ của chúng ta được giữ ở 0°C nhằm giữ toàn bộ năng lượng cho quá trình tan chảy. Để làm 1 gram đá tan chảy, ta cần tới 334 joules. Như vậy, Elon Musk có thể sử dụng hệ thống pin của mình để “xóa sổ” 1,4 triệu kilogram băng. Nếu số lượng băng này ở dạng hình lập phương, mỗi cạnh của tảng băng này sẽ dài tận 459 mét.

Tham khảo Wired