еретический вопрос: о зарядке аккумуляторов

[jayrandom]

Обычно считается, что электрический заряд переносится физическими носителями - электронами, протонами, и даже более тяжёлыми мобильными ионами. Значит, при зарядке/разрядке аккумулятора должно происходить если не общее изменение массы (если как-то полностью исключить обмен со средой), то по крайней мере перераспределение массы внутри этой батареи в статистических масштабах.

Вопрос: проводился ли соответствующий эксперимент? Например, если можно построить аккумулятор, чтобы (условно) при зарядке у него положительные заряды скапливались слева, а отрицательные - справа, установить обе стороны на очень точные весы, и замерить перекос. Опять же, метод должен избегать электромагнитного взаимодействия со взвешиваемым аккумулятором.

Comments

[chip33.livejournal.com]

В обычном аккумуляторе даже капитальнее - не электроны и протоны, а вполне-таки конкретные химические соединения.

Например, в обычном ледяном свинцовом аккумуляторе, идет следующая реакция:

PbO₂+Pb+2 H₂SO₄=2 PbSO₄+2 H₂O

Направо, когда он разряжается, и налево - когда заряжается. Т.е. совершенно конкретно, когда он заряжается, на одном электроде сульфат свинца будет отпускать сульфат в раствор, оставляя свинец на электроде, а на другом - то же самое, только еще подгребая два кислорода из раствора.

Т.е. перераспределение массы будет даже интереснее - оба электрода будут терять в весе, один больше, другой меньше, а тяжелеть будет электролит, который в середине.

И даже известно, каково будет соотношение переноса массы с выданной/запасенной мощностью (ну, естественно с некоторой погрешностью, ввиду неидеальности работы аккумулятора).

[jayrandom.livejournal.com]

О, замечательно. А как электролит можно было бы взвесить отдельно от твёрдых компонент аккумулятора?

[chip33.livejournal.com]

Слить и взвесить. Он же жидкий. Или вытащить электроды и взвесить оставшееся.

[jayrandom.livejournal.com]

Недеструктивный способ позволил бы провернуть несколько циклов, наблюдать в реальном времени относительное изменение масс...

[golger-i.livejournal.com]

Так ведь есть такие пипетки с шариками разной плотности, которыми как раз меряют, на сколько заряжен аккумулятор (свинцово-кислотный). Электролит набирают в пипетку, и по тому, сколько шариков всплывает, а сколько тонет, определяется плотность электролита, а из нее - и заряд на батарее.

[golger-i.livejournal.com]

http://www.amazon.co.uk/BATTERY-HYDROMETER-TESTER-AUTOMOTIVE-ELECTROLYTE/dp/B00C1EKXEQ

[jayrandom.livejournal.com]

Спасибо, не знал.

И уже понял, что неправильно сформулировал изначальный вопрос. Хотелось именно эксперимент по взвешиванию носителей электрического заряда, а в неподключенном аккумуляторе происходит перераспределение веществ. Для заряда по-видимому нужно как-то тонко (бесконтактно и неэлектрически) взвешивать пластины и изолятор конденсатора.

[golger-i.livejournal.com]

Честно говоря, я не очень понимаю разницу между носителем заряда и веществом: ведь ионы, которые выходят в раствор, и являются носителями заряда. Или Вы имеете в виду, что хочется выделить именно элементарный носитель заряда, электрон в чистом виде? Боюсь, это в домашних условиях сделать непросто, потому что электростатические эффекты от скопления электронов на порядки сильнее гравитационных (вон как волосы дыбом встают, а ведь они гораздо тяжелее электронов), и непонятно, как их отделить. А в свинцовом аккумуляторе как раз получается очень удобно: ион как-бы является усилителем эффекта массы.

[jayrandom.livejournal.com]

Считается, что при зарядке-разрядке конденсатора на его обкладках собираются разнонаправленные заряды, и что это происходит не просто так (приписыванием новых зарядов), а именно в результате механического переноса носителей заряда, неких частиц. Хочется убедиться в том, что частицы действительно переместились, и кажется, что при помощи взвешивания это было бы сделать статистически проще всего.

Но с конденсатором, как я понял, сложность в том, что "перебегают" только электроны, а электроны настолько мало весят, что сколько бы (в разумных пределах) мы ни собрали заряда, ощутимую разницу массы замерить не удастся - так?

Со свинцовым аккумулятором же засада в том, что ионы там существуют, видимо, только пока течёт ток. В статическом отсоединённом аккумуляторе есть только нейтральные вещества, часть из которых в растворе, но массы ионов (отдельно положительных и отдельно отрицательных) померить не получится (как в любом электролите).

[golger-i.livejournal.com]

> электроны настолько мало весят, что сколько бы (в разумных пределах) мы ни собрали заряда, ощутимую разницу массы замерить не удастся
Ну если бы у них была только масса, то можно было бы измерить. Но дело в том, что у них ведь еще и заряд, и, грубо говоря, электростатические эффекты от заряда на 22 порядка сильнее эффектов, связанных с массой. А 22 порядка - это слишком много, чтобы "очистить" эксперимент от электростатики. Конденсатор будет притягиваться электростатикой к весам, даже если весы удалены от него на 22 порядка дальше, чем расстояние между пластинами. Если взять расстояние между пластинами 1 Ангстрем, то весы придется поставить на Сатурн.

[jayrandom.livejournal.com]

Понятно. А существуют ли материалы, на которые не влияет электростатика?

[golger-i.livejournal.com]

Кроме того, что по ссылке, не встречал :)
http://powerlisting.wikia.com/wiki/Electrical_Immunity

[jayrandom.livejournal.com]

Вот уж всепроникающая прана!

[golger-i.livejournal.com]

На самом деле, наверное, есть варианты.
На электростатику слабее реагируют материалы, в которых на микроскопическом уровне заряд симметрично распределен. Неполярные молекулы маленького размера, а лучше атомы. И при этом - изоляторы. Например, тот же монокристаллический силикон или германий. Или алмаз :)
Но ведь невозможно заменить весь объем отсюда до Сатурна алмазами

[b-my.livejournal.com]

А почему тебя не устраивает измерить отдельно заряд, отдельно отношение заряда к массе и получить массы косвенным путём из двух экспериментов?