Дали батеријата станува полесна кога ќе се потроши? Дијакса; гребло
Кога не туркам симулации, но всушност одам во полето за мерења, влечењето кутии и кабли е секогаш вистинскиот момент. Но, особено батериите за автомобили се секогаш исклучително тешки за таков релативно мал волумен. Зарем не треба барем да бидам среќен што батериите се полесни потоа затоа што даваа електрична енергија?
Првата идеја би била дека електроните се изгубени. Но, дури и да беше така, немаше да биде важно: Масата на електронот е само дел од протонската маса - занемарливо малку.
Но, батеријата не е резервоар од кој се трошат електроните. Токму затоа постојат две електроди: Кога поврзувам нешто, само завршувам круг што овозможува електрони да течат од едната до другата страна.
Само едноставен начин на работа: Поради различни потенцијали, електроните мигрираат тука, ако сме доволно kindубезни да им понудиме линија. Цинкот во левиот раствор дава два електрона и бакарен јон десно ги прифаќа со благодарност. Оваа просторно распределена реакција на редокс во елементот Даниел природно нуди можност за користење на скитање на електроните со цел да се вози нешто. Но, нема загуба на електрони, бидејќи тие на крајот пристигнуваат од другата страна. Значи нема загуба на маса.
Застани! Викате, батеријата дава енергија, и според E = mc², енергијата и масата се еквивалентни, така што батеријата не губи толку многу маса?
Добра идеја, бидејќи особено нуклеарната фисија го користи дефектот на масата, т.е. разликата во енергијата на врзување, што всушност има ефект на разлика во масата на јадрата. Но, сега енергијата на врзување таму е многу поголема отколку со врзувањето со електрони. Но, сепак, треба да има мала разлика во масата, а со тоа, всушност, батеријата треба да биде полесна.
Сепак, колку би било тоа? Ако правилно ги прочитам табелите овде, разликата во енергијата на врзување е околу 0,7 eV - да речеме околу 1 eV, бидејќи тогаш дефектот на масата сепак би бил само околу 500 000th од електронската маса - и тоа е веќе занемарливо во споредба со атомските јадра . Значи, дефинитивно не би можел да ја направам разликата.
Значи, одговорот на прашањето во насловот е јасен: Во принцип, да.
Сè уште можеме да се обидеме да процениме колку маса губи батеријата, едноставно од испорачаната енергија. Да земеме прилично голема автомобилска батерија со капацитет од 100 ампер часови и, заради едноставност, да претпоставиме дека може да напојува и напон од 12 V цело време. Тогаш енергијата би била 1200 вати часови, или 4,32 мегаџули. (Можеме да ја игнорираме ефикасноста, бидејќи не е важно дали работи или се губи како топлина за загубата)
Тогаш имаме
m = E/c²
m = 4320000 kg m²/s²/(299 792 458 m/s)
= 4,80664824 × 10 -11 кг
Значи околу 50 нанограми. Тоа не прави никакво оптеретување на грбот.
(Благодарност до Марко за прашањето и до Ларс за помошта. Сите хемиски дефекти што сè уште остануваат се целосно мои.)