Zunahme der Batteriemasse meines Smartphones [geschlossen]

Die Ladung auf meinem Smartphone war null. Ich habe mein Handy bis zur maximalen Kapazität aufgeladen.

Wie viel Masse Δ m hat mein Handy nach dem Laden des Akkus gewonnen?

  • Maximale Kapazität des Akkus des Smartphones: 2000 m EIN h
  • Gewicht des Smartphones ohne Ladung: 200 g
Elektrizität ist nur der Fluss von Elektronen. Beim Laden der Batterie werden die Elektronen (gewaltsam) in entgegengesetzte Richtungen verschoben als beim Entladen (natürlich), das war's. Meiner Meinung nach ist keine Massenänderung beteiligt, aber ich weiß nicht, ob es einen bestimmten Mechanismus oder eine bestimmte Reaktion gibt, die die Masse an sich beeinflussen würde.
@KalpakGupta Soweit das OP sich nicht um die vernachlässigbaren relativistischen Effekte kümmert, haben Sie Recht.
Aber wohin sind die Elektronen aus dem Ladegerät gegangen???
Sie haben einen grundlegenden Konzeptfehler. Die in einer Batterie gespeicherte Energie wird nicht in der Anzahl der Elektronen gemessen. Tatsächlich haben sie im geladenen und im ungeladenen Zustand die gleiche Anzahl an Elektronen.
@CreepyCreature: Die "Elektrizität" aus dem Ladegerät wird verwendet, um "Elektronen" in den Metallen in Ihrer Batterie von einem Anschluss zum anderen zu bewegen. Betrachten Sie stattdessen eine Feder. Du ziehst ein federbelastetes Spielzeug mit deinen Händen auf. Wie viel Masse gewinnt das Spielzeug? Wenn Sie keine sagen, stelle ich Ihnen Ihre Frage: Wohin gehen die Kalorien in Ihren Muskeln?
Verwandte: Wenn ein E-Reader mit Tausenden von Büchern geladen ist, gewinnt er dann an Gewicht? Es berührt auch die Frage des Ladens/Entladens.

Antworten (2)

Beim Aufladen nimmt die Masse der Batterie zu, obwohl diese Zunahme nicht nachweisbar gering sein wird.

Ich würde die Berechnung umgekehrt durchführen, dh mit einer voll geladenen Batterie beginnen und berechnen, wie viel sie an Masse abnimmt, wenn Sie sie herunterfahren. Die Masse nimmt ab, weil die Batterie funktioniert E auf die Elektronen, die durch ihn fließen, und dass die Arbeit mit der verlorenen Masse zusammenhängt Δ m nach Einsteins berühmter Gleichung:

(1) E = Δ m c 2

Wir können anhand der von Ihnen bereitgestellten Informationen eine ungefähre Berechnung durchführen:

Maximale Kapazität des Akkus des Smartphones: 2000 mAh

Diese Kapazität bedeutet, dass die Batterie einen Strom von liefern kann 2 Ampere für eine Stunde, also wenn die Batteriespannung ist v es kann eine Leistung von liefern 2 v für eine Stunde und die Gesamtenergie ist daher:

(2) E = 7200 v

Wenn wir dies in Gleichung (1) einsetzen und umstellen, erhalten wir:

Δ m = 7200 v c 2

Smartphone-Akkus haben v ≈ 4 V und das gibt uns:

Δ m ≈ 3.2 × 10 − 13 kg ≈ 0,32 Nanogramm

Dies ist ein Näherungswert, da die Batteriespannung nicht konstant ist, wenn sich die Batterie entlädt, sodass unsere Gleichung (2) nicht genau ist. Es gibt uns jedoch eine gute Schätzung, wie stark die Masse beim Entladen abnimmt und beim Wiederaufladen wieder zunimmt.

Wow an alle Chemielehrer der High School. Die allgemeine Meinung ist, dass chemische Reaktionen keine Masse erzeugen oder verlieren, was, wie diese Berechnungen zeigen, falsch ist. Die wirkliche Antwort ist nur, dass die Massenänderung zu gering ist, um sie in einem Chemielabor nachzuweisen.
@MaxW: Nicht nur Chemie. Die Gleichung betrifft Energie. Es betrifft also auch Dinge wie Federn. Theoretisch würde eine Feder beim Zusammendrücken an Masse gewinnen, obwohl dem Ding keine Atome hinzugefügt werden.
@MaxW In allen Phasen der Bildung bedeutet das Lernen einer Sache, Details wegzulassen, damit die Lektion klar ist. Wenn du das Subtrahieren zum ersten Mal lernst, nimmt es immer eine kleinere Zahl von einer größeren. Negative Zahlen kommen später. Wenn Sie Quadratwurzeln lernen, handelt es sich immer um positive Zahlen; Fantasiezahlen kommen später. Relativistische Massenänderungen sind ein nutzloses Detail beim Chemielernen und würden die Schüler nur verwirren, wenn sie zum ersten Mal in das Fach eingeführt werden. Selbst professionelle Chemiker ignorieren die Relativitätstheorie wegen des winzigen Effekts weitgehend.
@MaxW: Natürlich haben wir das hier schon besprochen :-) Siehe zum Beispiel Umwandlung von Masse in Energie bei chemischen/nuklearen Reaktionen
Nur ein ganz kleiner Vorschlag. V in dieser Antwort steht sowohl für Spannung als auch für die Einheit Volt, es sieht besonders für ungeübte Augen ziemlich verwirrend aus. Auf den ersten Blick sieht es so aus, als würden Sie angeben, dass die Energie 7,2 kV beträgt. Es wäre schön, wenn die Berechnung übersichtlicher bearbeitet würde.
"Dies ist ungefähr, weil die Batteriespannung nicht konstant ist, wenn sich die Batterie entlädt, sodass unsere Gleichung (2) nicht genau ist." Hätten die konstanten 2 V/h × 1 h nicht das gleiche Ergebnis wie 1 V/h × 2 h und damit die gleiche Massenänderung, und analog hätte eine stark variable Entladerate, die die Ladung immer noch von 2000 mAh auf 0 mAh ändert, auch das gleiche Ergebnis ?
@MaxW: Obwohl man sagen könnte, dass experimentelle Daten für diese Art von Reaktionen mit der Hypothese der Null-Massenänderung übereinstimmen. (da es mit den Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie übereinstimmt)
Obwohl ich der Analyse nicht widerspreche, ändert sich das Gewicht des Telefons im wahrsten Sinne des Wortes nicht, da das Gewicht des Telefons nicht einmal mit der Genauigkeit definiert ist, die erforderlich ist, um dies zu messen. Ihr Telefon verliert ständig Atome durch Abnutzung und gewinnt Atome durch Staub und andere Verunreinigungen. Diese Massenänderungen weit übersteigen 0,32 Nanogramm.
@MaxW Nein, das Gesetz der Erhaltung der Materie wurde in das Gesetz der Erhaltung der Materie und Energie geändert. Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass Reaktionen eine gewisse Masse an Energie verteilen
0,32 Nanogramm scheinen genug zu sein, um in einem Präzisionsexperiment nachweisbar zu sein, z. B. zwei identische Batterien gegeneinander auszugleichen, eine davon zu laden und die andere zu entladen. Der schwierigste Teil wäre, sie überhaupt "identisch" genug zu machen.
Für alle, ich verstehe. Ich habe versucht, lustig zu sein. Ich denke nur über Highschool-Schüler nach, die mit ihrem Lehrer ein Brewhaha über die Erhaltung des Massengesetzes beginnen, was angesichts der Präzision chemischer Experimente pragmatisch wahr ist.
@zwol: Kennen Sie ein veröffentlichtes Experiment, bei dem chemische Reaktionen das Gewicht verändern? (was ich glaube, ist wahr, aber ich denke, schwer zu messen)
@lalala Ich nicht, ich habe nur laut nachgedacht.

Ihr Akku ist sicherlich auf eine elektrochemische Reaktion angewiesen, die Ihr Gerät in die eine Richtung mit Strom versorgt und in die andere Richtung geht, wenn Sie beim Laden die erforderliche Energiemenge bereitstellen.

Da Sie die Elektronen gerade in die andere Richtung bewegt haben, sollte sich die Masse nicht ändern.

Wohin sind dann die Elektronen meines Ladegeräts gegangen?
Die Energie ist der Fluss der Elektronen, nicht die Elektronen selbst. Die ankommende Anzahl von Elektronen sollte gleich der abgehenden Anzahl sein.
@CreepyCreature, Es ist genauso, wie die Glieder in einer Fahrradkette Energie vom Kurbelsatz zum Hinterrad übertragen. Die Energie fließt nur in eine Richtung, aber die gleichen Verbindungen laufen immer wieder hin und her.
Jetzt habe ich es auf den Punkt gebracht!!
Komplexe Fragen haben eine einfache Antwort !!
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