Változik-e az akkumulátor tömege töltéskor/lemerüléskor?

Ha igen, mennyit? Lehetséges-e kimutatni, vagy túl van-e bármilyen mérésen?

tömege

Azt mondanám, hogy két lehetséges forgatókönyv létezik (az akkumulátor típusától függően), és mindkettő érdekesnek tűnik:

  1. Az akkumulátor kémiailag reagál a környezetével.
  2. Az akkumulátor semmilyen anyagot nem cserél a környezetével, kivéve az elektronokat. Feltételezem, hogy van valamilyen különbség, legalábbis az energia-anyag egyenértékűség elve miatt, de a különbség nagy valószínűséggel mérhetetlen.

1 Válasz 1

Igen, az akkumulátor teljes tömege növekszik, amikor az akkumulátort töltik, és csökken, amikor lemerül.

A különbség Einstein $ E = mc ^ 2 $ -já válik, amely speciális relativitáselméletéből következik. Az energia egyenértékű a tömeggel, és a $ c ^ 2 $, a négyzet alakú fénysebesség az átváltási tényező.

Az I. forgatókönyvet kihagynám. Ha a lítium szivárog egy elemből, vagy ha atomok (és azok a magok, amelyekről beszélek) mozognak be vagy ki, akkor az akkumulátor tömege nyilvánvalóan változik ezek tömegével. magok (vagy egész atomok). Ehhez valószínűleg nincs szükség további magyarázatra. Tehát folytatjuk a II. Forgatókönyvet, amelyben az akkumulátor belsejében lévő atomok csak különböző konfigurációkba vagy különböző molekulákba rendeződnek át, de az elem belsejében lévő atomok azonosítása és száma állandó.

Csak hangsúlyozom, hogy az energiát nem lehet kiszámítani az elektronok tömegéből. Az elektronok nem vesznek el, amikor az akkumulátor lemerül. Ha egy akkumulátor veszít elektromos energiából, ez nem azt jelenti, hogy elveszíti az elektromos töltést! Éppen egyik elektródáról közelebb kerültek a másikhoz, és csak az elektródák (és a vezetékek belsejében lévő elektromos mező) között kifeszített vezetéken keresztüli mozgás hajtja az elektromos eszközöket. De az egész akkumulátor mindig elektromosan semleges; mivel rögzített számú protont tartalmaz, rögzített (azonos) számú elektront is tartalmaznia kell.

Ehelyett az energiakülönbség valóban az elektronok elektrosztatikus potenciális energiáiként alakul ki a magokhoz képest. Mondhatnánk, hogy amikor az akkumulátor lemerül, elektronjai olyan helyekre mozognak, amelyek átlagosan közelebb vannak a magokhoz, esetleg más magokhoz, és a módosított kölcsönhatás energia befolyásolja az elektromágneses mezőben tárolt energia mennyiségét = tömeget.

(Léteznek elektronpárok és elektronok kinetikus energiái - $ m_e c ^ 2 (1/\ sqrt - 1) $ - interakciós energiái is, de hadd egyszerűsítsem a domináns és jogokkal rendelkező proton-elektron potenciális energiáival Nos, valójában pedagógiai szempontból kölcsönözhető az elektronok mozgási energiája a tömegkülönbség forrásaként, mert számukra azonnal látjuk, hogy a relativisztikus tömeg $ m_e/\ sqrt $, amely függ a sebességtől és az átlagos négyzetből Az elektronok sebessége attól függ, hogyan rendezzük el a molekulákat, azaz attól, hogy az akkumulátor fel van-e töltve.)

Igen, a tömeg változása nagyjából elhanyagolható, és az aktuális skálákkal nem mérhető.

Például a Chevrolet Volt akkumulátorai 16 kWh-t képesek tárolni. Szorozzuk meg 1000-rel és 3600-mal, hogy megkapjuk az értéket Joule-ban; ossza el $ 10 ^ $ -val, amely (körülbelül) a négyzetnyi fénysebesség, és megkapja a tömegkülönbséget kilogrammban. Körülbelül $ $ 16-szor 1000-szer 3 600/10 ^ = 0,6-szor 10 ^ $$ Ez fél mikrogramm - ehhez a hatalmas Chevrolet Volt akkumulátorhoz. Ezt nem lehet pontosan megmérni, mert az akkumulátor darabjai elpárolognak, az akkumulátor elnyeli a port, a nedvességet stb. A fenti tömegkülönbség összehasonlítható körülbelül 0,1 mm átmérőjű vízcsepp tömegével. Még a nemzeti prototípus kilogramm is

olyan tömegek vannak, amelyek több tucat mikrogrammmal térnek el a nemzetközi prototípus kilogrammjától. 1900-tól mindegyikük egy tucat mikrogrammal változott. Tehát a "kilogramm" mértékegységét még "nemzetközileg" sem határozzák meg olyan pontossággal, amely az akkumulátor előtti és utáni tömegének megkülönböztetéséhez szükséges. Valószínű azonban, hogy egy divatos eszköz közvetlenebben mérheti a tömegkülönbséget; a tömeg különbsége végül is nem végtelen. De amikor megérinti az elektródákat, ügyeljen arra, hogy ne karcolja meg őket, még egy kicsit sem, és ne hagyja, hogy a festék elpárologjon, amikor az akkumulátor felmelegszik, még egy kicsit sem, stb.