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Ist eine leere Batterie leichter als eine Volle?
10 Antworten
- Anonymvor 1 JahrzehntBeste Antwort
Ja, aber weit unterhalb der Meßbarkeit.
Beim Entladen einer Batterie [1] läuft im Inneren der Batterie eine chemische Reaktion ab. Bei dieser Reaktion wird chemische Energie an Elektronen abgegeben, eine Arbeit wird entgegen dem elektrischen Feld geleistet. [2]
Diese elektrische Energie verlässt die Batterie. Die reagierenden Stoffe bleiben in der Batterie. Elektronen verlassen die Batterie an Kathode und treten in gleicher Zahl bei der Anode in die Batterie. Also ist auch die Anzahl der Elektronen in der Batterie unverändert.
Die Masse der Stoffe der Stoffe in der Batterie ist unverändert. Die Energie in der Batterie ist kleiner geworden.
Die Spezielle Relativitätstheorie liefert mit Eo = mc² Eine Beziehung zwischen der Masse und der Energie der ruhenden Masse [3]. Sie ordnet nicht einer Energie einer Masse zu.
Die Allgemeine Relativitätstheorie beschäftigt sich mit der Gravitation. Die Theorie beschreibt als Quelle der Gravitation Masse und Energie. Energie E krümmt danach die Raumzeit, wie eine Masse E/c². Das gilt für jede Art von Energie, auch für die chemische Energie in der Batterie.
Zitat dazu aus [4] : "... bezeichnet nun die gesamte Energiedichte der Materie, die sich aus der Ruheenergie und der inneren Energie zusammensetzt. Dies ist einfach zu verstehen, da in der Speziellen Relativitätstheorie Energie und Masse äquivalent sind. Relativistisch gesehen, tritt deshalb jede Form von Energie auch als Quelle der Gravitation auf."
Also ist die leere Batterie leichter.
Eine Batterie [1] mit einer Kapazität von 2000 mAh und einer Spannung von 1,5 V hat die Energie E = 2000 mAh * 1,5 V * 3600 s/h = 10800 AVs = 10,8 kJ. Mit der Lichtgeschwindigkeit c = 3*10^8 m/s wirkt diese Energie auf die Raumzeit, wie eine Masse von E/c² = 1,216*10^(-13) kg.
Zum Vergleich: Wird eine Batterie um 1°C erwärmt, so deht sich der Stahlmantel der Batterie aus. Das Volumen der Battrie wird größer. Der Auftrieb durch die umgebende Luft wird größer.
Bei einem Volumen von ca. 5 cm³ und einer Längenausdehnung von 16*10^(-8)/K ergibt sich eine Volumenänderung von 2,4*10^(-6) cm³. Bei einer Dichte der Luft von 1 g/cm³ ergibt sich eine Vergrößerung des Auftriebs von 2,6*10^(-8) g = 2,6*10^(-11) kg. Also bereits das 100 fache des Effekts durch den Energieverlust.
Oxidation während der Benutzung, abgeriebenes Material an den Kontakten, Fettrückstände durch Anfassen, verändern auch die Masse der Batterie. Also keine Chance die geänderte Energie durch die Änderung des Gravitationsfelds zu messen.
Quelle(n): [1] Wikipedia - Batterie http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie [2] Wikipedia - Elektrischer Strom http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Strom [3] C. C. Noak: Was ist eigentlich eine 'Ruhemasse'?, Uni Bremen 1998 http://www.itp.uni-bremen.de/~noack/masse.pdf [4] M. Camenzind: Astronomie und Astrophysik II, Uni Heidelberg 2006 http://www.lsw.uni-heidelberg.de/users/mcamenzi/AP... - vor 1 Jahrzehnt
Nein , wenn sich Deine Frage auf den Strom bezieht .
Die Batterie ist ein geschlossenes System aus dem die stromerzeugenden Komponenten nicht entweichen sollten ;-)
Deshalb ist das Gewicht der Batterie immer gleich , auch bei unterschiedlichen Ladezuständen .
- 1/i = -iLv 7vor 1 Jahrzehnt
Karlchen hat recht ... der Gewichtszustand bleibt kosntant.
Die Energie die aus einer Batterie gewonnen wird, wird aus der Bewegung der Elektronen genommen.
Die Bewgung der Elektronen kommt aufgrund der elektrochemischen Potentialdifferenz zustande (kompliziertes Wort, ist aber relativ einfach ... was das bedeutet kann man unter "elektrochemischer Spannungsreihe" nachlesen).
Die Energie die man entnehmen kann ist aber nciht die gesamte Energie die das System bereit stellt sondern nur der Teil der aufgrund der Enthalpieänderung frei gesetzt wird.
Diese Energie kann nach der Nernst-Gleichung:
http://de.wikipedia.org/wiki/Nernst-Gleichung
berechnet werden.
Das System erfährt also so keine Masseänderung ... und Eistein hat dies ganz sicher nicht anderes gesagt. (allein schon deswegen, weil das nicht sein Fachgebiet war)
Einstein sagte, das E = mc² ist ... aber die Formel gilt auch nur, wenn (ruhende) Masse in Energie umgesetzt wird, die Masse die umgesetzt wird, ist die Masse, die aufgrund des "Massedefekts" fehlt. Das macht man beispielweise in Atomkraftwerken ... dort nutzt man genau diese Energie aus.
Hier das Grundprinzip einer jeden Batterie, die galvanische Zelle:
- vor 1 Jahrzehnt
Laut Einstein wiegt Energie etwas, in einer leeren Batterie ist weniger als in einer vollen, darum ist sie leichter. Das ist aber (noch) nicht messbar.
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- vor 1 Jahrzehnt
Sie muss leichter sein. Ich habe im Physik Unterricht gelernt, dass Energie ein Gewicht hat, und eine leere Batterie hat weniger Energie.
- vor 1 Jahrzehnt
Ich schätze sie ist ein paar Mol leichter, die du garnicht auf deiner Hand warnehmen tust,....
Mol ist die Einheit für Masse,... Nach dem ein Chemicher Stoff (hab grad kein Beispiel gefunden) reduziert wird, müsste die Masse leichter sein,....also wenn daraus,chemicher Strom in elektrischer Strom umgewandelt worden und gewonnen ist,.... dann ist die Batterie leer,... zwar nicht im den Sinne von "leer sein", aber leer vom Ch. Stoff, dessen Ch. Energie für Strom benötigt worden ist,.....
Quelle(n): Naja,.. ich habe überlegt, und nach meinen Chemiekenntnissen, ist das für mich so logisch,.. - Anonymvor 1 Jahrzehnt
Na logisch.
Die ist doch alle.
Was ne Frage. Ist doch bei leeren Vakuumsen auch so.
NS:
*lol*
Haben sich welche zusammen getan zum "Daumenrunter"?
Na, wir bleiben lieber beimKaffee, was Freunde?
- Anonymvor 1 Jahrzehnt
unbedingt!
- loh99leiLv 7vor 1 Jahrzehnt
Natürlich, ungefähr um das Gewicht von zwei Trillionen Elektronen; kommt natürlich auf die Art und GröÃe, heiÃt hier Kapazität der Batterie, an.
Das wiegt ungefähr so viel wie 3/10 000 eines Atoms. Das ist ungefähr 3 /20 Millionstel eines Marienkäfers, aber wenn er noch ganz klein ist.
mfG gw38