电是一种能量,电能有质量吗?有何科学依据?

如题所述

现在的交通工具越来越多了,其中电瓶车已经成为人们重要的一个工具了,所以充电这样的事情是每天都需要的,当然有很多人也有很刁钻的问题,充电是电池吸收电能的过程,理论上来看电瓶的质量应该会增加,但其实,充电只是一个电化学的发生过程,质量真的会增加吗?我们就用铅酸电池来举个例子。

 

铅酸电池的结构和充放电过程

铅酸电池是一种历史比较长久的蓄电池,法国人普兰在1859年发明了铅酸电池,经过了150年的发展,现在已经有很多行业用到了这个,比如:汽车启动电池,机房UPS电池,甚至电瓶车都是用的铅酸电池。

 

典型的铅酸电池结构

铅酸电池的正极板主要成分是二氧化铅,负极板的主要成分是铅,在充电的状态下,两极的均有铅换成了硫酸铅。单格铅酸电池的标准电压是2V,我们常用的12V铅酸电池是用6格2V的电池联合在一起的,一般情况下12V的电池充满电压为13.5V以上,可以放电到10.8V,也可以深度放电的,但是这样比较伤电池。

铅酸电池充电时,正极的二氧化铅材料在 “稀硫酸溶液”中水分子为媒介的作用下,与水生成了离解不稳定物质的一氧化铅,氢氧根离子在电解液中,铅离子就留在了正极板上,正极的一氧化铅中就缺少电子。铅酸电池的负极材料是铅,再和电解溶液中的稀硫酸反应生成铅离子,转移到电解液稀硫酸中,所以在负极上多了两个电子。

那么铅酸电池的充电过程中质量会发生变化吗?

从化学反应的角度过程中能看出,充放电前后电池的质量是一致的,因为在充电过程中尽管有电子流经电池,但电池也不会多截留一个,在放电时电池也不会少一个电子,如果把电池看成一个封闭系统的话,里面就不会增加和减少,所以从质量守恒角度来看,充放电前后电池的质量其实是一致的。但事实是中间已经发生了能量转换,铅酸电池的充电效率大约是80%而锂离子电池大于97% ,爱因斯坦的质能方程告诉我们,有能量发生的地方一定会发生质变,所以我们要知道在充电过程质量会发生很大的变化。

那么电池的质量真的增加了吗?

电池最终的质量还是减少了,因为电池在充放电过程中会发热导致电解液蒸发损失,还有一个电解的过程,这也导致氢气溢出,这就是一个危险的信号,因为氢气的爆炸程度是4%-75.6%,范围很宽广,但是不要担心在家充电的电动车会在充电过程中氢气溢出,因为太微量了,但蓄电池室的氢气溢出还是必须要考虑的。

大型的电池室一定要有很好的通风情况,还有就是发热导致的水分蒸发,铅酸蓄电池的电解液硫酸浓度大致为1/3,如果使用时间较长就需要加蒸馏水,其实这就是水分蒸发或电解损失,这是可以测量的质量,而充电增加的能量只是理论可计算的,所以从这看来,蓄电池的质量还是减少了,而且充一次电就少了一次。

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第1个回答  2020-10-10
电能肯定是有质量的,因为根据爱因斯坦的质能方程,E=mc*c,我们可以把电能的质量求出来,只要把电能去除以光速的平方就可以了。
第2个回答  2020-10-02
电是一种能量,是没有质量的。电是由电子在导体中的有序运动产生的,所以,它是没有质量的。
第3个回答  2020-10-11
电能是有质量的,充电只是一个电化学的发生过程,根据爱因斯坦的质能方程,E=mc*c,我们可以把电能的质量求出来详情
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第4个回答  2021-02-03

电是一种能量,电能有质量吗?有何科学依据?
从化学反应的角度过程中能看出,充放电前后电池的质量是一致的,因为在充电过程中尽管有电子流经电池,但电池也不会多截留一个,在放电时电池也不会少一个电子,如果把电池看成一个封闭系统的话,里面就不会增加和减少,所以从质量守恒角度来看,充放电前后电池的质量其实是一致的。但事实是中间已经发生...

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