电动汽车充电后会变重吗?
如果您的汽车燃烧95#汽油,那么在加油站中添加50升汽油后,汽车的重量是多少?对于老司机来说,这个问题并不难:我们知道95号汽油的密度为0.737克/毫升,一升汽油的密度为0.737千克,向汽车中添加50升汽油后,其密度增加了约36.85千克(与温度有些关系)。
例如,假设一辆汽车在充满电的情况下可以行驶500公里,而另一辆电动汽车在充满电的情况下可以行驶500公里,这是否意味着充满电后的电动汽车重36.85千克?你一定会说,你很蠢!这是可充电的汽车,不能那么重!
一些汽车制造商表示,它可以充满电行驶500公里
电动汽车充电后重量会改变吗?如果变重,会变重多少?很多人无法回答这个问题,即使是老司机也只能猜测。最常听到的陈述之一是:此问题需要使用质量能方程式来计算将多少质量转换为电能。
实际上,您猜错了。正确的答案是:给锂电池充电后,其重量根本不变,既不重也不轻。
充满电后电池真的会变重吗?
质能方程是灵丹妙药吗?
自从老爱因斯坦先生提出相对论的特殊理论并为每个人写了一个质能方程E = mc2以来,许多人都认为它是一种宝藏,不得不说:“质量就是能量”。
爱因斯坦提出了质量能方程
现在有一辆家用电动汽车,其标称电池容量为100 kWh,应该行驶610公里。使用质量能方程,我们计算出充满电后它变重了多少:
使用E = mc2求出质量,可以写成m = E / c2,其中质量单位m是千克(kg),能量单位E是焦耳(J),c是速度常数的光和c2大约为101?
我们将100 kWh乘以1000,然后乘以3600,以获得电池能量的焦耳值,然后除以c2:
100×1000×3600×101?= 3.6×10?
根据质量能量方程式,电动汽车中的100千瓦电池充满电后仅重3.6微克,您无法测量设备随重量增加了多少,因为这只是斑点的重量灰尘。
带着尘土飞奔500公里?
您能想象电池释放出微小的尘埃能量并推动汽车行驶500或600公里吗?一定有问题。
水质是否提高了?
打个比方:我们用一桶10公斤的水清洗地板,或者将这桶水从第一层运到第六层,然后从第六层倒到地板上,哪个影响更大?当然,从六楼掉下来的力量更大,因为水的潜在重力更大。当我们将水从一楼升到六楼时,我们会在水上施加功率(工作),水质根本不会增加吗?我们在水上所做的工作不会转换为水团,而是转换为水的重力势能。
随着海拔的升高,水的潜在重力能量增加
加载时发生了什么变化?
我们将充电插头连接到电动汽车上。电动汽车电池中装有什么,它是电子的吗?
当充电插头不断输入电子时,不难理解,汽车充满电后汽车变得更重,因为电子是具有质量的磨碎颗粒。实际上,电流的本质是电路中电磁波能量的传递,而电子仅受电磁波驱动而在电路中移动。
车载锂电池充电前后的自由电子数不变,电池的总质量不变。
汽车锂电池的充电过程实际上是改变电池内部化学能的过程,无论电池是充电还是放电,其质量不会因能量的输入和输出而产生或破坏,而是化学成分已改变。充电会改变电池中的化学势能。您使用质量能方程式进行计算在数学上是正确的,但通过充电将能量转换为质量的想法并不正确。电池能量的来源是电池内部化学性质从自由能状态(热力学术语)转换为较低自由能状态的过程,在此过程中,电池两端之间的电势差将电子驱动到在电路中移动。这个过程正好相反:通过输入外部能量,我们改变了电池内部物质的化学组成,从而将电能转化为化学势能。
这与我们将一桶水强行带到六楼然后倒下来时是一样的。
充电的过程恰好是我们在水上运送建筑物时进行的
爱因斯坦错了吗?
爱因斯坦没有错。质能方程最初用于解释固定参考系中粒子的能量与惯性质量之间的关系,这意味着少量的固定质量粒子可以对应大量的能量,而无论事情的组成。
这并不意味着可以通过应用质量能方程来解释所有的能量交换现象。在给电动车辆充电的示例中,电能的输入仅改变电池阴极的化学组成,导致电池阳极的石墨孔中的锂离子被吸引,从而增加了电池的化学势。无论充电还是放电,电池的质量都没有改变,车辆的重量也没有改变。
正确了解电池电量
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