Акумулятор стає простішим, коли розряджається DigitalLifestyle
Або: скільки грамів електроенергії поміщається в батарею.
Той, хто є гордим власником електричного велосипеда, напевно, вже задавався цим питанням і супроводжувався неясною надією, що по дорозі додому схили буде легше подолати, незважаючи на порожній акумулятор.
Зрештою, машини з бензиновими або дизельними двигунами дійсно значно втрачають у вазі - різниця між автомобілем з порожнім баком та заповненим до кінця баком може легко становити 50 кг і більше.
І це було б дійсно практичним питанням, якби ви могли визначити рівень заряду акумулятора стільникового телефону за вагою смартфона у вашій кишені.
Порожній бак = порожній акумулятор?
На жаль, це не так просто, тому що прикметники "повний" і "порожній" ведуть на зовсім неправильний шлях.
Спершу розглянемо, як відбувається електрохімічна реакція в батареї (або акумуляторі):
Спрощено кажучи, акумулятор - це електрохімічний накопичувач енергії та перетворювач енергії. Хімічно пов'язана енергія перетворюється в електричну під час окислювально-відновної реакції.
Так працює акумулятор
Ця реакція відбувається в так званому «гальванічному елементі». У найпростішому випадку це контейнер з двома різними електродами (наприклад, цинком та міддю) та кислотою як електролітом (наприклад, сірчаною кислотою):
Кислота видаляє позитивно заряджені частинки (іони) як з міді, так і з цинку за допомогою хімічної реакції. Однак цинк виділяє більше іонів, ніж мідь, а це означає, що цинк має більший надлишок негативних частинок - електронів. Якщо з'єднати обидва метали дротом, цинк віддає міді надлишковий заряд - тече електрика.
Електронний цикл
Підключаючи електроди (які називаються анодом і катодом), ланцюг замикається, і електрони мігрують від анода (позитивний полюс) до катода (негативний полюс). Маса, тобто кількість електронів, залишається незмінною.
Тому можна припустити, що вага батареї не змінюється при її розряді, оскільки не втрачається електрон. Правильно? Неправильно!
О, Ейнштейну!
Буває так, що акумулятори віддають енергію. Логічний. Зрештою, електроенергія, що постачається, використовується для роботи радіостанцій, смартфонів, ноутбуків, а тепер навіть автомобілів та цілих літаків.
І ось у справу вступає фізик Альберт Ейнштейн. Згадаймо всесвітньо відому формулу зі спеціальної теорії відносності Ейнштейна
Е: Енергія маси у спокої
м: маса
c: швидкість світла (299 792 458 м/с ≈ 300 000 км/с у вакуумі)
Чим більша маса тіла, тим більша його енергія спокою. Іншими словами: якщо тіло втрачає енергію (наприклад, виділяє електрику), маса також втрачається. У технічному плані це явище називається "масовим дефектом".
Скільки важить електрика?
Дефект маси обумовлений енергією зв’язку, що виділяється при звільненні електронів. Однак це настільки мало, що такі зміни мало впливають на повсякденне життя, а тим більше можна визначити за допомогою кухонної ваги:
Навіть потужний автомобільний акумулятор на 12 вольт/100 Аг є лише на 50 нанограмів легшим, якщо повністю порожній. До речі, 1 нанограмм (нг) відповідає мільярдній частині граму ... пилення - набагато ефективніший спосіб зменшення ваги! 🙂
То що ми з цього вчимось? Акумулятор справді стає легшим при розряді - лише різниця у вазі настільки мала, що практично не має значення. Іншими словами, це не має значення. 😉
Стан інформації: Березень 2017 р
Важливо: Зверніть увагу на умови використання та юридичну інформацію для цього повідомлення!