Ако да, колко? Възможно ли е да се открие или е извън всяко измерване?

променя

Бих казал, че има два възможни сценария (в зависимост от типа на батерията) и двата изглеждат интересни:

  1. Батерията реагира химически с околната среда.
  2. Батерията не обменя никаква материя със заобикалящата я среда, освен електроните. Предполагам, че трябва да има някаква разлика поне поради принципа на еквивалентност на енергията и материята, но разликата най-вероятно е неизмерима.

1 отговор 1

Да, общата маса на батерията се увеличава, когато батерията се зарежда и намалява, когато се разрежда.

Разликата се свежда до $ E = mc ^ 2 $ на Айнщайн, което следва от неговата специална теория на относителността. Енергията е еквивалентна на масата и $ c ^ 2 $, квадратичната скорост на светлината, е коефициентът на преобразуване.

Бих пропуснал сценария I. Ако литийът изтича от батерия или ако някакви атоми (а това са ядрата, за които говоря) се движат навътре или навън, масата на батерията очевидно се променя с масата на тези ядра (или цели атоми). Това вероятно не се нуждае от допълнително обяснение. Така че ще продължим със сценарий II, при който атомите вътре в батерията са само пренаредени в различни конфигурации или различни молекули, но идентичността и броят на ядрата в батерията са постоянни.

Само да подчертая, че енергията не може да се изчисли от маси на електроните. Електроните не се губят, когато батерията се изтощи. Ако батерията губи електрическа енергия, това не означава, че губи електрически заряд! Те просто се преместват от един електрод по-близо до другия и само движението през опънатата жица между електродите (и електрическото поле вътре в проводниците) задвижва електрическите устройства. Но цялата батерия винаги е електрически неутрална; тъй като съдържа фиксиран брой протони, той също трябва да съдържа фиксиран (същия) брой електрони.

Вместо това енергийната разлика наистина се свежда до различни електростатични потенциални енергии на електроните спрямо ядрата. Може да се каже, че когато една батерия се разрежда, нейните електрони се движат средно по-близо до ядрата, може би други ядра, и модифицираната енергия на взаимодействие влияе върху количеството енергия = маса, съхранявана в електромагнитното поле.

(Има също енергии на взаимодействие на електронни двойки и кинетични енергии на електрони - $ m_e c ^ 2 (1/\ sqrt - 1) $ - но нека го опростя с потенциалните енергии на протони-електрони, които са доминиращи и имат правото Е, всъщност би могло да бъде педагогически да се заемат кинетичните енергии на електроните като източник на разликата в масата, защото за тях веднага виждаме, че релативистката маса е $ m_e/\ sqrt $, което зависи от скоростта и средния квадрат скоростта на електроните зависи от това как подреждаме молекулите, т.е. от това дали батерията е заредена или не.)

Да, промяната на масата е почти пренебрежимо малка и не може да бъде измерена с текущи скали.

Например, Chevrolet Volt има батерии, които могат да съхраняват 16 kWh. Умножете го по 1000 и 3600, за да получите стойността в джаули; разделете го на $ 10 ^ $, което е (приблизително) на квадрат скоростта на светлината и получавате разликата в масата в килограми. Това е около $ 16 \ по 1000 \ по 3600/10 ^ = 0,6 \ по 10 ^ $$ Това е половин микрограм - за тази огромна батерия на Chevrolet Volt. Наистина не може да се измери това точно защото парчетата от батерията се изпаряват, батерията може да абсорбира малко прах, влажност и т.н. Разликата в масата по-горе е сравнима с масата на водна капка с диаметър около 0,1 mm. Дори националните прототипи килограми

имат маси, които се различават от масата на международния прототип на килограм с десетки микрограма. От 1900 г. всеки от тях се е променил с дузина микрограма. Така че единицата "килограм" дори не е дефинирана "в международен план" с точност, необходима за разграничаване на масите на батерията преди и след. Вероятно е обаче изисканото устройство да измерва разликата в масата по-директно; все пак разликата в масата не е безкрайно малка. Но когато докосвате електродите, трябва да внимавате да не ги надраскате, дори малко, и да не позволявате боята да се изпари, когато батерията стане по-топла, дори малко и т.н.