Batéria sa pri vybití DigitalLifestyle stáva ľahšou
Alebo: koľko gramov elektriny sa zmestí do batérie.
Každý, kto je hrdým majiteľom elektrického bicykla, si už pravdepodobne túto otázku položil predtým a sprevádzala ho hmlistá nádej, že cestou domov bude ľahšie prekonať svahy aj napriek vybitej batérii.
Napokon autá s benzínovými alebo naftovými motormi výrazne chudnú - rozdiel medzi autom s prázdnou nádržou a nádržou plnou po okraj môže byť ľahko 50 kg a viac.
A bolo by skutočne praktickou záležitosťou, keby ste úroveň batérie mobilného telefónu poznali podľa hmotnosti smartfónu vo vrecku.
Prázdna nádrž = vybitá batéria?
Bohužiaľ to nie je také jednoduché, pretože prídavné mená „plný“ a „prázdny“ vedú úplne nesprávnym smerom.
Najprv zvážime, ako elektrochemická reakcia prebieha v batérii (alebo akumulátore):
Zjednodušene povedané, batéria je elektrochemický sklad energie a prevodník energie. Chemicky viazaná energia sa počas redoxnej reakcie premieňa na elektrickú energiu.
Takto funguje batéria
Táto reakcia prebieha v takzvanom „galvanickom článku“. V najjednoduchšom prípade je to nádoba s dvoma rôznymi elektródami (napr. Zinok a meď) a kyselinou ako elektrolytom (napr. Kyselina sírová):
Kyselina odstraňuje kladne nabité častice (ióny) z medi aj zinku chemickou reakciou. Zinok však vydáva viac iónov ako meď, čo znamená, že zinok má väčší prebytok negatívnych častíc, elektrónov. Ak spojíte oba kovy drôtom, zinok dodá medi nadmerný náboj - prúdi elektrina.
Elektrónový cyklus
Pripojením elektród (nazývaných anóda a katóda) sa obvod uzavrie a elektróny migrujú z anódy (kladný pól) na katódu (záporný pól). Hmotnosť, teda počet elektrónov, zostáva rovnaká.
Dalo by sa preto predpokladať, že hmotnosť batérie sa pri vybití nemení, pretože sa nestráca elektrón. Správne? Nesprávne!
Och, Einstein!
Je to tak, že batérie vydávajú energiu. Logické. Dodaná elektrina sa koniec koncov používa na prevádzku rádií, smartphonov, notebookov a teraz dokonca aj automobilov a celých lietadiel.
A teraz prichádza na rad fyzik Albert Einstein. Spomeňme si na svetoznámy vzorec z Einsteinovej špeciálnej teórie relativity
E: Energia masy v pokoji
m: hmotnosť
c: rýchlosť svetla (299 792 458 m/s ≈ 300 000 km/s vo vákuu)
Čím väčšia je hmotnosť tela, tým väčšia je jeho pokojová energia. Inými slovami: ak telo stratí energiu (napr. Emituje elektrinu), stratí sa aj hmotnosť. Tento jav sa z technického hľadiska nazýva „hromadný defekt“.
Koľko váži elektrina?
Hmotnostný defekt je spôsobený väzobnou energiou uvoľnenou pri uvoľnení elektrónov. Je to však také malé, že tieto zmeny majú malý vplyv na každodenný život, oveľa menej sa dá určiť pomocou kuchynskej váhy:
Aj výkonná autobatéria s napätím 12 V/100 Ah je pri úplnom vybití len o dobrých 50 nanogramov ľahšia. Mimochodom, 1 nanogram (ng) zodpovedá miliardtine gramu ... Prach je oveľa efektívnejší spôsob redukcie hmotnosti! 🙂
Čo sa teda z toho dozvedáme? Batéria sa po vybití skutočne zosvetlí - iba rozdiel v hmotnosti je taký malý, že je prakticky irelevantný. Inými slovami, to nevadí. 😉
Stav informácií: Marec 2017
Dôležité: Vezmite prosím na vedomie podmienky použitia a právne informácie pre tento príspevok!