Könnyebb lesz egy akkumulátor, amikor lemerül? Diax; s gereblye
Amikor nem nyomom a szimulációkat, de valóban bemegyek a terepre mérésekre, a dobozok és kábelek húzása mindig az igazi fénypont. De különösen az autóakkumulátorok mindig rendkívül nehézek ilyen viszonylag kis mennyiség esetén. Nem kellene legalább örülnöm annak, hogy az akkumulátorok utólag könnyebbek, mert leadták az áramot?
Az első ötlet az lenne, hogy az elektronok elvesznek. De még ha így is lenne, nem számít: Az elektron tömege csak a proton tömegének töredéke - elhanyagolhatóan kevés.
De az akkumulátor nem olyan tartály, ahonnan az elektronok lemerülnek. Pontosan ezért van két elektróda: Amikor összekapcsolok valamit, csak kitöltök egy kört, amely lehetővé teszi az elektronok egyik oldalról a másikra áramlását.
Csak egyszerűen működik: A különböző potenciálok miatt az elektronok ide vándorolnak, ha szívesen kínálunk nekik egy vonalat. A bal oldatban lévő cink két elektront bocsát ki, és a jobb oldali rézion hálával fogadja el őket. Ez a térben elosztott redoxi reakció a Daniell elemben természetesen lehetőséget kínál arra, hogy az elektronok vándorlását felhasználhassuk valaminek a vezetésére. De nincs elektronveszteség, mert végül a másik oldalra érkeznek. Tehát nincs tömegveszteség.
Álljon meg! Azt kiabálod, hogy az akkumulátor energiát ad le, és az E = mc² szerint az energia és a tömeg egyenértékű, így az akkumulátor nem veszít ennyi tömeget?
Jó ötlet, mert a maghasadás elsősorban a tömeghibát, vagyis a kötési energiák különbségét használja fel, amelynek tulajdonképpen a magok tömegében van különbség. De most a kötési energia sokkal magasabb, mint az elektronkötésnél. De ennek ellenére kismértékű tömegkülönbségnek kell lennie, és így valójában az akkumulátornak könnyebbnek kell lennie.
Ez azonban mennyi lenne? Ha jól elolvasom az itt található táblázatokat, akkor a kötési energiák közötti különbség 0,7 eV körül van - mondjuk 1 eV körül, mert akkor a tömeghiba még mindig csak az elektron tömegének kb. 500 000-a lenne - és ez már elenyésző az atommagokhoz képest . Tehát határozottan nem tudnék különbséget tenni.
Tehát a címben szereplő kérdésre egyértelmű a válasz: Elvileg igen.
Még mindig megpróbálhatjuk megbecsülni, hogy az akkumulátor mekkora tömeget veszít, egyszerűen a szolgáltatott energiából. Vegyünk egy meglehetősen nagy, 100 amper órás kapacitású autóakkumulátort, és az egyszerűség kedvéért tételezzük fel, hogy ez 12 V feszültséget képes folyamatosan szolgáltatni. Ekkor az energia 1200 wattóra, vagyis 4,32 megajoule lenne. (Figyelmen kívül hagyhatjuk a hatékonyság mértékét, mivel nem mindegy, hogy a veszteség munkát végez-e vagy hőként veszít)
Akkor megvan
m = E/c2
m = 4320000 kg m²/s²/(299 792 458 m/s) ²
= 4,80664824 × 10 -11 kg
Tehát körülbelül 50 nanogramm. Ez nem terhel semmit a hátoldalon.
(Köszönet Marco-nak a kérdésért és Lars-nak a segítségért. A még mindig fennálló kémiai hibák teljesen az enyémek.)