verschil in gewicht tussen een volle en een lege batterij

Jan stelde deze vraag op 25 februari 2022 om 09:55.

Stel een volle AA batterij met een capaciteit van 2000mAh . Deze heeft een energie van 1.5 Volt * 2 Ampere * 3600 seconden = 10800 Joule.

Dus leeg, moet de batterij met E=mc2 in de hand 10800J / (300.000.000 m/s)2  ~=  10.8 *103 / (3 * 108 ) / (3 * 108) ~= 10.8 / (9) * 10 -13 ~=1.2 10-13 gram minder wegen.

Nu is dat nauwelijks meetbaar, maar ik ben vooral nieuwsgierig wat de natuurkundige verklaring in het verschil van het gewicht in zit. Immers de electronen die er aan de bovenkant zijn uitgehuppeld zijn er aan de onderkant weer keurig naar binnen gestroomd.

Reacties

Jan van de Velde op 25 februari 2022 om 10:37
Dag Jan,

short answer: verschil in bindingsenergie tussen reactanten en reactieproducten.
Anders zouden de reacties in die batterij ook niet verlopen.

enneh, noem het liever massa.

Groet, (andere) Jan
Jan op 25 februari 2022 om 17:39

Je hebt gelijk, het is massa.

Het antwoord, als het waar is dat er verschil is in massa zoals ik bereken dan begrijp ik dat het verschil van zit in reactanten en reactieproducten. Dat is dan iets op chemisch niveau?

Geldt ook voor andere chemische recaties ? Dus is de som van de massa van 2 H2 en 1 O2 anders dan van 2 moleculen water?

Jan van de Velde op 25 februari 2022 om 17:55

Jan

 

Geldt ook voor andere chemische recaties ? Dus is de som van de massa van 2 H2 en 1 O2 anders dan van 2 moleculen water?

 ja. 
Elk systeem streeft naar een zo laag mogelijke energietoestand. 
Als je een steen optilt neemt de energietoestand van het systeem aarde-steen toe, en neemt daarmee de massa van dat systeem aarde-steen ook toe.

2H2 + O2 → 2H2O + energie 
Het totaal aan bindingsenergie (en daarmee de massa) is groter in  2H2 + O2 dan in 2H2O .Het verschil komt vrij in de vorm van energie volgens E=mc².

Het hele fenomeen kernenergie is ook op dit principe gebaseerd. Twee losse protonen  plus twee losse neutronen samen hebben een grotere massa dan een heliumkern (die uit twee protonen plus twee neutronen bestaat) Het verschil komt vrij in de vorm van energie volgens E=mc².

Groet, Jan van de Velde 

Theo de Klerk op 25 februari 2022 om 18:00
Ja, dat is altijd zo. Chemische reacties die "spontaan" kunnen verlopen, leveren energie op omdat de verbinding met minder energie af kan. Die energie moet je er weer in stoppen om de reactie ongedaan te maken (daarom heet het "bindingsenergie" - het zo ook "ontbindingsenergie" kunnen heten, afhankelijk vanuit welke zijde je kijkt). 
In de scheikunde is het niet meetbaar dat de vrijgekomen bindingsenergie minder massa voor het eindproduct overlaat: 10-13 gram is op de meeste (alle?) weegschalen niet meetbaar. "Dus" gaat de scheikunde uit van behoud van massa. Maar feitelijk is het
massa ingaande producten = massa uitgaande producten + massa-equivalent vrijgekomen energie (E/c2)

Dus 2H2 + O2 -> 2 H2O + energie  
beide zijden omgerekend naar alleen energie (E = mc2) geeft gelijke waarden. Kijkend naar massa dan is links een pietsie groter dan rechts als de vrijgekomen energie niet wordt meegerekend.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)