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电动车靠一粒灰尘跑500公里?电池充电重量变化引质能方程争论

  • 电动车充电后会变重?

若是您的汽车烧的是95#汽油,去加油站加了50升油后,汽车重了几多?这个问题难不住老司机:我们知道95#汽油的密度是0.737克/毫升,一公升汽油就是0.737千克,汽车加了50升汽油后大约会增添36.85千克(跟温度也有必然关系)。

假设一辆汽车加50升油可以跑500公里,另一辆电动汽车布满一次电也能跑500公里,是不是说这电动汽车布满电后会变重36.85千克呢?您必定会说:您傻呀!那是充电的车,不成能重那么多!

有车企说布满电可跑500公里

电动汽车充电后重量会有转变吗?若是是变重了,它到底会变重几多呢?这个问题就有很多人答不上来了,即即是个老司机,他也只能胡猜。我们最常听到的一种说法是:这个问题需要用质能方程,计较充进去的电能到底转化当作了几多质量。

其实您猜错了,准确谜底是:给锂电汽车充电后,它的重量一点都不会变,既不变重也不会变轻。

电池布满电后真会变重?

  • 质能方程是万金油?

自从爱因斯坦老师长教师提出狭义相对论,而且给大师写了个质能方程 E=mc? 后,很多人将其奉为至宝,言必称“质量等于能量”。

爱因斯坦提出质能方程

此刻有一条目国产电动车电池容量标称为100千瓦时,据说能跑610公里。若是用质能方程,我们来计较一下它布满电之后变重了几多:

用 E=mc? 求质量,可以写当作 m=E/c? ,这里质量m的单元是千克(kg),能量E的单元是焦耳(J),c为光速常量,c?大约为10??

我们将100kWh乘以1000再乘以3600,得出电池能量的焦耳值,再除以c? :

100 × 1000 × 3600 ÷ 10??= 3.6×10??

按照质能方程,一辆电动汽车的100千瓦电池布满电后只重了3.6微克,您不成能用设备测量汽车重量增添了几多,因为它只是1粒尘埃的重量。

用一粒尘埃的质量跑500公里?

您能想象电池将一粒极小尘埃的能量释放出来,推着汽车跑500或600公里吗?必然有什么处所出了问题。

  • 水的质量增添了?

让我们来打个例如:我们用一桶10千克的水冲刷地面,与将这桶水从一楼拎到六楼、再从六楼倒下来泼标的目的地面,哪一个冲击力更大?天然是从六楼倒下来的力度更大,因为水的重力势能更大。从一楼将水晋升到六楼,我们对水输出了功率(做功),水的质量增添了吗?并没有。我们对水做的功并没有转换为水的质量,而是转换当作了水的重力势能。

高度上升,水的重力势能增大

  • 充电改变了什么?

我们将充电插头毗连到电动汽车上,标的目的电动汽车的电池里输入了什么?是电子吗?

若是充电插头源源不竭输入的是电子,那就不难理解汽车在布满电之后会变重,因为电子是有质量的根基粒子。但事实上,电流的本色是电磁波能量在线路中的传递,电子只不外是被电磁波差遣着在线路中移动而已。

汽车锂电池在充电前后自由电子的数目并没有改变,电池的总质量也不会发生转变。

我们标的目的汽车锂电池充电的过程现实上是改变电池内部化学能的过程,无论电池充电或者放电,都不会因为能量的输入输出而发生或粉碎质量,而是化学当作分发生了转变。

充电改变了电池内部的化学势能

您用质能方程进行计较在数学上是准确的,但经由过程充电将能量转换为质量的设法却并非如斯。电池能量的来历是电池内部化学当作分从一种状况的自由能(一种热力学术语)改变为一种较低状况自由能,在这个过程中,电池两头发生电势差差遣着电子在电路中移动;充电的过程正好相反,我们经由过程外部能量的输入,使电池内部物质的化学当作分进行了改变,从而将电能转换当作了化学势能。

这就跟我们用利巴一桶水拎到六楼再倒下去是同样的事理。

充电与我们拎水上楼是一样事理

  • 爱因斯坦错了吗?

爱因斯坦并没有错。质能方程最初用来诠释粒子在静止参考系中的能量与惯性质量之间的关系,它暗示少量静止质量的粒子可以对应大量的能量,而与物质的构成当作分无关。

这不代表所有涉及能量互换的现象我们都可以套用质能方程来诠释。在电动汽车充电的例子里,电能的输入仅仅是改变了电池阴极的化学当作分,把此中的锂离子拽到了电池阳极的石墨孔隙里,从而提高了电池的化学势能。无论是充电仍是放电,电池的质量没有发生转变,车的重量也不会发生转变。

准确理解电池能量

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