Interne weerstand batterij

Renske stelde deze vraag op 13 september 2020 om 00:20.

Quote

 Hoi!
Ik ben bezig met een project over batterijen. Nu heb ik het over de interne weerstand en loop ik een beetje vast. Het is mij duidelijk dat kou ervoor zorgt dat de interne weerstand toeneemt. Ik snap alleen niet hoe dat precies werkt. Vinden de chemische reacties minder snel plaats oid? Ik hoop dat iemand mij kan helpen!


Reacties:

Jan van de Velde
13 september 2020 om 09:19
Quote
dag Renske, 

Bij dalende temperatuur zal inderdaad de snelheid van chemische reacties afnemen. Verder zullen ook de ionen in het elektrolyt van een cel minder mobiel zijn (vloeistoffen zijn in het algemeen visceuzer bij lagere temperaturen) maar of en zo ja in hoeverre dat ook weer afhankelijk is van die reactiesnelheden, en welk van deze twee zaken de hoofrol speelt, blijft me ook na een kwartiertje googlen nog onduidelijk. 

Groet, Jan 
Renske
13 september 2020 om 10:05
Quote
Aha, heel erg bedankt voor uw antwoord!
Theo de Klerk
13 september 2020 om 10:48
Quote
Ik heb dit niet paraat maar wikipedia en een artikel omschrijven het fenomeen:

"Internal resistance depends on temperature; for example, a fresh Energizer E91 AA alkaline primary battery drops from about 0.9 Ω at -40 °C, when the low temperature reduces ion mobility, to about 0.15 Ω at room temperature and about 0.1 Ω at 40 °C."

(https://en.m.wikipedia.org/wiki/Internal_resistance en https://data.energizer.com/PDFs/BatteryIR.pdf)
Renske
13 september 2020 om 14:15
Quote
Ik had nog een vraagje. Klopt het dat wanneer een batterij zich in een koude omgeving ontlaadt, hij ook doordat hij meer energie stopt in warmte, minder energie aan het apparaat levert? Want het is nu duidelijk dat dit sowieso ligt aan de interne weerstand, maar speelt warmteverlies ook een rol? Alvast bedankt!
Theo de Klerk
13 september 2020 om 14:45
Quote
Bij koude lopen chemische processen langzamer. Er komt dan minder stroom vrij. Dat staat los van "opwarming" - daar doet de batterij niet aan. Eerder wordt hij kouder (omgevingstemperatuur) door wat hij aanvankelijk warmer is (door verplaatsing vanuit een warm huis naar een koude straat) afstaat. Niet door stroom maar doordat de moleculen van de hele batterij minder trillingsenergie overhouden.
Jan van de Velde
13 september 2020 om 15:04
Quote

Renske plaatste:

 ..//.. doordat hij meer energie stopt in warmte ..//..
Een batterij is niet warmbloedig, in de zin dat die warmte zal produceren om op een zekere temperatuur te komen. Bij een zekere (ont)laadstroom produceert een batterij warmte die behalve van die stroom afhankelijk is van de inwendige weerstand, P=I²·R .

Dus nee, een batterij gaat niet meer energie kwijtraken omdat hij kouder is. 

groet, Jan 



Renske
13 september 2020 om 15:11
Quote
Oh oké, dus de batterij verliest geen warmte en de lagere spanning en energie in een koudere omgeving worden dus volledig veroorzaakt door de lagere snelheid van de chemische processen?
Renske
13 september 2020 om 15:16
Quote
Ik snap niet helemaal wat die formule ermee te maken heeft? Daar staat toch niks over warmte?
Theo de Klerk
13 september 2020 om 15:49
Quote
Elke stroom die loopt door een weerstand produceert een hoeveelheid energie en verliest die energie als alleen warmte maar ook als andere vormen van energie kan worden afgestaan. Bij een weerstand is er alleen opwarming (warmte), bij machines als wasmachines resulteert het in beweging, opwarming en wrijving.

Dus een batterij met inwendige weerstand die wordt gebruikt (er loopt een stroom) warmt zichzelf op met een hoeveelheid I2Rinw. Dat is iets anders dan zich (zoals een warmbloedig dier dat op vaste temperatuur wil blijven) vrijwillig opwarmen. Dat gebeurt niet, zoals eerder gezegd. Zonder aansluiting (geen stroom) koelt het af naar de omgevingstemperatuur. De energie die het dan afstaat komt van de trillende moleculen van de batterij (trilling geeft warmte) die minder hard gaan trillen.
Zoals een koudbloedig dier zou doen.
Jan van de Velde
13 september 2020 om 15:50
Quote

Renske plaatste:

Oh oké, dus de batterij verliest geen warmte 
de batterij verliest geen extra energie omdat hij kouder is, nee.

Renske plaatste:

de lagere spanning en energie in een koudere omgeving worden dus volledig veroorzaakt door de lagere snelheid van de chemische processen?
Ongeveer dàt ja... Het verschil in celspanning valt overigens wel mee, totdat je een kleine weerstand aansluit (bijv. een startmotor) er hele grote stromen gaan loen en er dus veel spanning gaat vallen over die verhoogde inwendige weerstand. 

Renske plaatste:

Ik snap niet helemaal wat die formule ermee te maken heeft? Daar staat toch niks over warmte?
Daar staat niet rechtstreeks warmte, maar wel het vermogen (P in watt) dat bij gebruik dankzij die stroomsterkte en inwendige weerstand in die batterij zal worden omgezet in warmte. Warmte is ook maar een vorm van energie hè?  En de tijd die dat duurt bepaalt dan mede hoeveel warmte er vrij komt: Q=E=P·t . 

groet, Jan
Renske
13 september 2020 om 16:20
Quote
Aha, dus eigenlijk komt alles voort uit de inwendige weerstand van de batterij? Want als tenslotte de weerstand hoger wordt, gaat de batterij zelf meer energie gebruiken? Klopt het wat ik zeg?
Theo de Klerk
13 september 2020 om 16:52
Quote
Nee, je snapt het  blijkbaar nog niet.
Er komt
- elektrische energie uit de batterij als deze is aangesloten. De interne weerstand produceert dan I2Rinw aan warmte. Niet aangesloten, dan geen elektrische energie.

De totale energie van de batterij die beschikbaar is voor warmte bestaat uit
- warmte energie in alle moleculen van de batterij a.g.v. de omgevingstemperatuur
- extra elektrische energie door stroom indien de batterij is aangesloten die wordt omgezet in extra warmte-energie

Wat dan gebeurt hangt van het verschil in temperatuur af. De buitenlucht is zo groot, dat die nauwelijks zal opwarmen. Al zet je een groot open vuur neer, de lucht als geheel (en zeker iets verder van het vuur) zal nauwelijks opwarmen. Een fikkie in Scheveningen is niet merkbaar in Noordwijk.

Als de batterij een hogere temperatuur heeft dan de omgeving dan koelt die af door energie af te staan waarmee de buitenlucht (nauwelijks) opwarmt en de batterij afkoelt. De afgestane energie is trillingsenergie van de moleculen en, als er een stroom loopt, elektrische energie in de interne weerstand.

Als de batterij een lagere temperatuur heeft dan de omgeving, dan warmt hij op doordat de moleculen energie opnemen en harder gaan trillen. Er ontstaat geen spontane elektrische energie.
Jan van de Velde
13 september 2020 om 17:04
Quote

Renske plaatste:

Aha, dus eigenlijk komt alles voort uit de inwendige weerstand van de batterij? Want als tenslotte de weerstand hoger wordt, gaat de batterij zelf meer energie gebruiken? Klopt het wat ik zeg?
Dat klopt ALLEEN indien de batterij in die koudere toestand belast wordt, dwz als die wordt aangesloten in een gesloten stroomkring waardoor er een stroom doorheen gaat lopen. Net zoals elk voorwerp waar stroom doorheen loopt wordt dat voorwerp daardoor een beetje warm.

We lopen hier met zijn drieën een groot risico een beetje langs elkaar heen te praten. Ik denk dat je het intussen wel goed bedoelt, maar wat je schrijft kan ook net zo goed er een beetje naast zitten.
Renske
13 september 2020 om 18:29
Quote
Ja, ik bedoel inderdaad dat de interne weerstand groter wordt als je hem in een koude omgeving ontlaadt. Door de verhoging van de interne weerstand, zal de batterij meer energie verliezen aan die interne weerstand (en dus aan warmte). Klopt dit?
Jan van de Velde
13 september 2020 om 19:25
Quote

Renske plaatste:

Ja, ik bedoel inderdaad dat de interne weerstand groter wordt als je hem in een koude omgeving ontlaadt. 
Ook weer zo'n twijfelgeval. Misschien bedoel je het weer goed, maar die interne weerstand wordt niet groter door hem in een koude omgeving te ontladen

De interne weerstand is bij lagere temperatuur groter dan bij hogere (maar nog steeds 'normale') temperatuur. Daarvoor hoeft er geen stroom te lopen. Die interne weerstand is een eigenschap van die batterij bij dié temperatuur. 

Een draad kan een weerstand van 0,5 Ω hebben. Maar daarvoor hoeft er geen stroom doorheen te lopen. Al ga je natuurlijk pas last krijgen van die weerstand als je er een stroom doorheen wil laten lopen. Maar het is een eigenschap van die draad, stroom of geen stroom.

Net zoiets als een "een fles cola weegt 1,6 kg" . Die fles weegt zoveel, maar dat merk je pas als je hem optilt, of een versnelling probeert te geven. Maar of je dat doet of niet, die fles heeft gewoon die massa van 1,6 kg. Dat is een eigenschap van die fles cola. 

 Door de verhoging van de interne weerstand, zal de batterij meer energie verliezen aan die interne weerstand (en dus aan warmte). Klopt dit?

dat klopt, INDIEN je stroom door die batterij laat lopen (laden of ontladen), want anders heb je geen last van die inwendige weerstand en wordt er ook geen elektrische energie omgezet in warmte.

Renske
13 september 2020 om 19:34
Quote
Ja, dat bedoel ik inderdaad. Bedankt voor de hulp beide!

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)