充满电的移动电源会比没电的时候更重吗?
不会变重 。 移动电源可以看作一个大容量的可充电电池 。 将电池接入电路中 , 电池开始放电 , 内部的化学反应中伴有电荷转移 , 使得正极得电子 , 负极失电子 。 电池内部 , 电解液中的阴离子向负极移动 , 阳离子向正极移动 。 这个过程都在电池内部发生 , 质量和电荷守恒 。 外电路中 , 电子从负极出发 , 回到正极 。 当然 , 实际的情况是负极的电子进入外电路 , 外电路的电子再补充进正极 。 这个过程中 , 总的电荷、质量也是守恒的 。 放电前后的变化只是电解液成分的变化 , 同时负极的电子转移到了正极 。 充电的过程就是放电的逆过程 。 充电时 , 化学反应向相反的方向进行 , 使负极得电子 , 正极失电子 。 同样 , 这个过程中 , 总的电荷、质量都是守恒的 。 因此 , 无论是充电还是放电 , 都没有质量的变化 。 当然 , 如果放电或充电过程中有气体产生 , 那么气体逸出可能会导致质量的变化 。 我们常用的移动电源中并没有气体逸出 , 也就不存在这个问题 。
通常情况下上述结论已经够用 。 不过为了让问题更有趣一点 , 我们可以从相对论质能关系的角度讨论这个问题 。 回答者并非粒子物理和相对论专家 , 纯粹出于兴趣和大家讨论 。 从上面的分析中看到 , 充电过程中 , 电池的化学能是增加的 。 也就是说 , 仅对于电池来说 , 充电的过程能量不守恒(如果把外界环境也纳入考虑那么能量是守恒的) 。 质能关系告诉我们
E=mc^{2}
那么能量变化 , 质量就会相应变化 。 以充电过程为例 , 能量是增加的 , 那么质量就会增加 , 这和上面的结论不同 。 以一个10000mAh , 5V的移动电源为例 。 极限情况下它充电过程获得的能量是
那么质量的增加量就是
这个值换算成我们熟悉的单位 , 大约是10^{-9}g 。 以一滴水0.1mL计算 , 相当于0.00000001滴水的质量 。 这么一点的质量变化 , 无论是人手还是一般的电子秤都是测不出来的 。 何况 , 这还是我们粗略计算的极限情况 。 考虑到充电并不是从0充到满 , 以及电池的发热 , 电池内的能量分布等因素 , 实际质量的变化还要更小 。 因此 , 我们日常情况下完全可以忽略这样的质量变化 , 认为电池的质量是不变的 。
化学反应中的质量守恒和能量守恒https://www.zhihu.com/question/23467613?rf=41957297
maeked by 老张
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