Чи стає батарея легшою, коли вона розряджається? Діакс; s граблі
Коли я не натискаю на моделювання, а фактично виходжу на поле для вимірювань, перетягування коробок та кабелів завжди є справжньою подією. Але, зокрема, автомобільні акумулятори надзвичайно важкі при такому порівняно невеликому обсязі. Чи не повинен я бути принаймні щасливим, що батареї згодом легше, тому що вони віддавали електроенергію?
Перша ідея полягала б у тому, що електрони втрачаються. Але навіть якби це було так, це не мало би значення: маса електрона становить лише частку маси протона - нікчемно мало.
Але акумулятор - це не резервуар, з якого зливаються електрони. Саме тому є два електроди: Коли я щось підключаю, я просто складаю коло, яке дозволяє електронам перетікати з одного боку на інший.
Це просто простий спосіб: завдяки різним потенціалам електрони сюди мігрують, якщо ми достатньо люб’язно запропонуємо їм лінію. Цинк у лівому розчині віддає два електрони, а іон міді праворуч приймає їх із вдячністю. Ця просторово розподілена окислювально-відновна реакція в елементі Даніелла, природно, дає можливість використовувати приплив блукаючих електронів для чогось. Але втрати електронів не відбувається, оскільки вони з часом потрапляють на інший бік. Тож ніяких втрат маси.
стій! Ви кричите, акумулятор віддає енергію, і згідно з E = mc², енергія та маса еквівалентні, тому батарея не втрачає стільки маси?
Хороша думка, оскільки, зокрема, при поділі ядра використовується дефект маси, тобто різниця в енергіях зв’язку, що насправді має наслідком різницю в масі ядер. Але зараз енергія зв'язку там набагато вища, ніж при зв'язуванні з електронами. Але тим не менше, має бути невелика різниця в масі, а отже, насправді, акумулятор повинен бути легшим.
Однак скільки це буде? Якщо я правильно прочитаю таблиці тут, різниця в енергіях зв’язку становить близько 0,7 еВ - припустимо, 1 еВ, оскільки тоді дефект маси все-таки становив би лише близько 500000-ої маси електрона - і це незначно порівняно з атомними ядрами . Тож я точно не зміг би відрізнити.
Тож відповідь на запитання в заголовку є чіткою: В принципі, так.
Ми все ще можемо спробувати підрахувати, скільки маси батарея втрачає, просто за допомогою енергії, що подається. Візьмемо досить великий автомобільний акумулятор ємністю 100 ампер годин і для простоти припустимо, що він також може постійно подавати напругу 12 В. Тоді енергія становила б 1200 ват-годин, або 4,32 мегаджауля. (Ми можемо ігнорувати ефективність, оскільки не має значення, виконує вона роботу чи втрачається як тепло для втрат)
Тоді маємо
m = E/c²
м = 4320000 кг м²/с²/(299 792 458 м/с) ²
= 4,80664824 × 10 -11 кг
Отже, близько 50 нанограм. Це не спричиняє жодних навантажень на спину.
(Дякую Марко за запитання та Ларсу за допомогу. Будь-які хімічні збої, які все ще залишаються, цілком мої.)