Zosvetľuje sa batéria, keď sa vybije? Diax; hrable
Keď netlačím na simulácie, ale idem do terénu kvôli meraniam, ťahanie škatúľ a káblov je vždy skutočným vrcholom. Ale najmä autobatérie sú vždy extrémne ťažké pre taký porovnateľne malý objem. Nemal by som byť aspoň rád, že batérie sú potom ľahšie, pretože vydávali elektrinu?
Prvý nápad by bol, že sa stratia elektróny. Ale aj keby to tak bolo, nevadilo by to: Hmotnosť elektrónu je iba zlomkom hmotnosti protónu - zanedbateľne málo.
Batéria však nie je nádržou, z ktorej sa odvádzajú elektróny. Presne z tohto dôvodu existujú dve elektródy: Keď niečo pripojím, iba dokončím kruh, ktorý umožňuje elektrónom prúdiť z jednej strany na druhú.
Funguje to jednoducho jednoducho: Kvôli rôznym potenciálom sem migrujú elektróny, ak sme natoľko láskaví, že im ponúkneme priamku. Zinok v ľavom roztoku vydáva dva elektróny a pravý meď ión ich s vďakou prijíma. Táto priestorovo distribuovaná redoxná reakcia v Danielovom prvku prirodzene ponúka možnosť použiť putovanie elektrónov na niečo. Ale nedochádza k strate elektrónov, pretože nakoniec dorazia na druhú stranu. Takže žiadna hromadná strata.
Prestaň! Kričíte, batéria vydáva energiu a podľa E = mc² sú energia a hmotnosť ekvivalentné, takže batéria nestráca toľko hmoty?
Dobrý nápad, pretože najmä jadrové štiepenie využíva hromadný defekt, teda rozdiel vo väzbových energiách, čo má v skutočnosti vplyv na rozdiel v hmotnosti jadier. Teraz je však väzobná energia oveľa vyššia ako pri väzbe elektrónov. Avšak napriek tomu by mal existovať mierny rozdiel v hmotnosti, a teda batéria by mala byť skutočne ľahšia.
Koľko by to však bolo? Keby som tu správne prečítal tabuľky, rozdiel vo väzbových energiách je okolo 0,7 eV - povedzme okolo 1 eV, pretože potom by hmotnostná chyba bola stále iba okolo 500 000-tej hmotnosti elektrónu - a to je už v porovnaní s atómovými jadrami zanedbateľné . Takže určite by som nebol schopný rozlíšiť.
Odpoveď na otázku v nadpise je teda jasná: V zásade áno.
Stále sa môžeme pokúsiť odhadnúť, koľko hmoty batéria stráca, jednoducho z dodanej energie. Zoberme si pomerne veľkú autobatériu s kapacitou 100 ampér hodín a pre jednoduchosť predpokladajme, že dokáže neustále napájať napätie 12 V. Potom by energia bola 1 200 watthodín alebo 4,32 megajoulov. (Stupeň účinnosti môžeme ignorovať, pretože na stratách nezáleží, či už pracuje alebo sa stratí ako teplo)
Potom máme
m = E/c²
m = 4320000 kg m²/s²/(299 792 458 m/s) ²
= 4,80664824 × 10 -11 kg
Takže asi 50 nanogramov. To chrbát nijako nezaťažuje.
(Ďakujem Marcovi za otázku a Larsovi za pomoc. Akékoľvek chemické poruchy, ktoré ešte zostávajú, sú úplne moje.)