Wiegt ein geladener Handyakku mehr, als ein leerer Akku?
Wiegt Strom etwas?
8 Antworten
Eine Änderung der inneren Energie eines Systems bedeutet daher auch eine Änderung seiner Masse. Durch den großen konstanten Umrechnungsfaktor gehen Energieumsätze, wie sie im Alltag typisch sind, mit nur kleinen, kaum messbaren Änderungen der Masse einher. So erhöht z. B. die elektrische Energie, die in einer Autobatterie gespeichert ist, deren Masse um lediglich 0,03 µg.
http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenz_von_Masse_und_Energie
Und es ist völlig Wurst, ob die Energie in Form von getrennten Ladungen in einem Kondensator oder als Bindungsenergie in Bleisulfat Molekülen gespeichert ist.
Eindeutig ja, sofern man so genaue Waagen besitzt, die den Unterschied messen können.
Eine geladene Batterie und auch ein geladener Akku können eine bestimmte Ladungsmenge an einen Verbraucher abgeben. Diese Ladungsmenge stellen die Menge an Elementarladungen dar, die man zählen und wiegen könnte.
Nein. Innerhalb des Akku werden die Ladungsträger nur unterschiedlich räumlich angeordnet. Bei statischen Aufladungen wird tatsächlich ganz geringfügig etwas Masse verschoben, das liegt aber nicht im messbaren Bereich.
Die Energie ist in den Elektronen verborgen, die nicht ihrem Hobby nachkommen, der Elektrostatischen Anziehung zu fogen und sich so nah wie möglich zu Kernen zu bewegen.
Das sind natürlich nur Spitzfindigkeiten, aber deswegen ist der Masseunterschied ja so gering.
> Wiegt Strom etwas?
Nein - aber das hat mit der Frage aus Deiner Überschrift auch nichts zu tun.
Im Akku wird nicht Strom gespeichert, sondern Energie. Jetzt ist die Frage, hat Energie eine Masse?
Für Zwecke des Schulunterrichts: Nein, sie hat keine Masse, bei einer chemischen Reaktion (auch das Laden/Entladen des Akkus ist eine solche) ist die Summe der Massen vorher (Masse der Edukte) gleich der Summe der Massen nachher (Masse der Produkte).
Für Zwecke der theoretischen Physik: Ja, sie hat eine Masse, der geladene Akku hat mehr Masse als der entladene. Warum nur theoretisch? Weil der Massenunterschied so gering ist, dass er zwar errechnet, aber nicht gemessen werden kann. Der Handyakku hat ca. 20 g, die Energie von 3 Wh (ca. 10.000 Ws) trägt dazu nach m = E / c^2 bei:
m = 10^4 Ws / (3 * 10^8 m/s)^2 = 10^4 / (9 * 10^16) W * m^-2 * s^3
das sind ca. 10^(-13) kg, oder 0,1 ng, das liegt irgendwo zwischen Staubkorn und Bakterie.
Zu den Einheiten: 1 W = 1 Nm/s = 1 kg * m * s^-2 * m * s^-1 = 1 kg * m^2 * s^-3
Ist korrekt - aber die Umrechnung von Masse in Gewicht habe ich als dem Fragesteller bekannt angenommen.
> nicht nach einer Masse gefragt war sondern nach einem Gewicht.
Sicher? Die Frage war "Wieviel wiegt", und als Antwort auf die Frage, wieviel Du wiegst, gibst Du doch auch Deine Masse an und nicht Dein Gewicht.
und als Antwort auf die Frage, wieviel Du wiegst, gibst Du doch auch Deine Masse an und nicht Dein Gewicht.
Komm drauf an, wer mich fragt:
Meinem Fitnesstrainer nenn ich meine Masse.
Einem Professor in einer Physik Abschlussprüfung nenn ich mein Gewicht. ;-)
Ich glaube nicht, dass sich vom Gewicht her ein ungeladener Akku von einem geladenen unterscheidet. Nur weil bei einem geladenen Akku das Energiepotential, also die elektrische Differenz zwischen Plus- und Minuspol größer ist, also die Elektronen, die bei der Verwendung in Richtung Pluspol unterwegs sind, sich am Minuspol befinden, anstatt am Pluspol, bedeutet dies nicht, dass sie nicht trotzdem im Akku sind. Und, sofern ich mich nicht täusche, wiegt elektrischer Strom in gewisser Hinsicht etwas, denn elektrischer Strom ist ein Ergebnis des Potentials zwischen Elektronen und Protonen - es geht daher also um Bindungsenergie und freie Elektronen.
DH, das trifft es doch. Der Elektronenüberschuß am Minuspol schickt die Elektronen auf die Reise durch den Stromkreis, wo sie als Strom ihre Arbeit verrichten, dann kommen sie am Pluspol wieder zurück, wo ein Elektronenmangel besteht. Irgendwann sind alle Elektronen rübergewandert, dann ist der Akku leer. Beim Laden geschieht nichts anderes, als dass sie außerlich wieder vom Pluspol abgezogen und in den Minuspol reingeleitet werden, so dass dort wieder der Überschuß entsteht. Es ist aber immer wieder hübsch, von so manchem erst mal schönen Unsinn zu lesen.
Du beschreibst einen Kondensator - sowohl Akku als auch Primärbatterie haben chemische Energie gespeichert.
Du beschreibst einen Kondensator - sowohl Akku als auch Primärbatterie haben chemische Energie gespeichert.
Kannst Du chemische Prozesse so klar von physikalischen trennen, dass sie keine physikalischen Grundlagen haben? Wenn Du das tatsächlich glaubst, dann weiß ich, dass Du entweder Chemie oder/und Physik nicht wirklich verstanden hast.
Vielleicht solltest Du erstmal durchlesen, als Reaktion auf welche Aussage ich meinen Kommentar geschrieben habe?
Ich habe alle in dieser Antwort geschriebenen Kommentare gelesen.
Dann ist mir allerdings nicht klar, warum Dir entgangen ist, dass es hier nicht um die Frage ging, ob die Energie eine chemische oder physikalische sei, sondern nur darum, dass die Energie in einer Batterie gänzlich anders gespeichert ist als in einem Kondensator.
Wenn ein Akku seine Energie "chemisch" speichern sollte, wie kann es dann sein, dass er wieder aufgeladen werden kann? Der Unterschied besteht nach meinem Verständnis zwischen Akku und Kondensator lediglich im Verhältnis zwischen Kapazität und Lade-/Entladestromstärke.
Ein geladener Bleiakku besteht aus Blei an einem und Bleidioxid am anderen Pol, mit den Oxidationszahlen 0 bzw. +4.
Ein entladener an beiden Polen aus Bleisulfat, OZ +2.
Natürlich sind das chemische Vorgänge, die bei Ladung/Entladung ablaufen. Eine Redoxreaktion ist ja die Übertragung von Elektronen, der Umweg über den Strom ändert daran nichts.
> wie kann es dann sein,
Die Antwort kennt, wie so oft, Tante Wiki:
http://de.wikipedia.org/wiki/Nickel-Metallhydrid-Akkumulator#Elektrochemie
Auch ohne jegliches Wissen über den Aufbau eines Akkus sollte man schon an der Lade- oder Entladekennlinie eines Akkus erkennen können, dass die Energie anders gespeichert wird als beim Kondensator.
Gewicht ist die Eigenschaft von Körpern, und Ladungstrennungen samt elektrischen Strömen sind keine Körper. Das irdische Gewicht ergibt sich aus Masse und Gravitationskonstante. Nichts davon wird geändert durch Ladung und Entladungen von Akkus. Bei statischen Aufladungen wird tatsächlich ganz geringfügig etwas Masse verschoben, das liegt aber nicht im messbaren Bereich.
Das scheint hier wohl Karl37 zu verwechseln. Innerhalb des Akku werden die Ladungsträger nur unterschiedlich räumlich geordnet.
Soweit gefällt mir das: Bis auf den kleinen Lapsus, daß nicht nach einer Masse gefragt war sondern nach einem Gewicht.
Machen wir also noch die 10^(-13)kg zu 10^(-12)N. Dann hauts hin. ;-)