Aumento de la masa de la batería de mi teléfono inteligente [cerrado]

La carga en mi teléfono inteligente era cero. Cargué mi teléfono a su capacidad máxima.

cuanta masa Δ metro ¿Gana mi móvil después de cargar la batería?

  • Capacidad máxima de la batería del smartphone: 2000 metro A h
  • Peso del smartphone sin cargo: 200 gramo
La electricidad es sólo el flujo de electrones. Cuando carga la batería, los electrones se desplazan (con fuerza) en direcciones opuestas que cuando se descarga (naturalmente), eso es todo. Según yo, no hay ningún cambio de masa involucrado, pero no sé si hay algún mecanismo específico o reacción que afectaría a la masa per se.
@KalpakGupta En lo que respecta al OP no está preocupado por los efectos relativistas insignificantes, tiene razón.
Pero, ¿a dónde fueron esos electrones del cargador?
Tienes un error de concepto fundamental. La energía almacenada en una batería no se mide en términos de número de electrones. De hecho, tienen el mismo número de electrones cuando están cargados y descargados.
@CreepyCreature: la "electricidad" del cargador se usa para mover "electrones" en los metales de la batería de un terminal a otro. Considere un resorte en su lugar. Das cuerda a un juguete con resorte con las manos. ¿Cuánta masa gana el juguete? Si dices que ninguno, entonces te hago tu pregunta: ¿a dónde van las calorías en tus músculos?
Relacionado, cuando un lector electrónico está cargado con miles de libros, ¿aumenta algo de peso? También toca la cuestión de la carga/descarga.

Respuestas (2)

Habrá un aumento en la masa de la batería cuando la cargue, aunque ese aumento será indetectablemente pequeño.

Haría el cálculo a la inversa, es decir, comenzaría con una batería completamente cargada y calcularía cuánto disminuye en masa cuando la agota. La masa disminuye porque la batería sí funciona. mi de los electrones que fluyen a través de él y ese trabajo está relacionado con la masa perdida Δ metro por la famosa ecuación de Einstein:

(1) mi = Δ metro C 2

Podemos hacer un cálculo aproximado utilizando la información que proporcionó:

Capacidad máxima de la batería del smartphone: 2000mAh

Esa capacidad significa que la batería puede suministrar una corriente de 2 amperios durante una hora, por lo que si el voltaje de la batería es V puede suministrar una potencia de 2 V durante una hora y la energía total es por lo tanto:

(2) mi = 7200 V

Si sustituimos esto en la ecuación (1) y reorganizamos obtenemos:

Δ metro = 7200 V C 2

Las baterías de los teléfonos inteligentes tienen V ≈ 4 V y esto nos da:

Δ metro ≈ 3.2 × 10 − 13 kg ≈ 0.32 nanogramos

Esto es aproximado porque el voltaje de la batería no es constante cuando la batería se descarga, por lo que nuestra ecuación (2) no es exacta. Sin embargo, nos da una buena estimación de cuánto disminuye la masa al descargarse y cuánto aumenta nuevamente al recargarse.

Wow a todos los profesores de química de la escuela secundaria. La sabiduría general es que la reacción química no crea ni pierde masa, lo cual, como muestran estos cálculos, es incorrecto. La verdadera respuesta es que el cambio de masa es demasiado pequeño para detectarlo en un laboratorio de química.
@MaxW: No solo química. La ecuación se refiere a la energía. Entonces también afecta cosas como los resortes. En teoría, un resorte ganaría masa cuando lo comprimes aunque no se agreguen átomos a la cosa.
@MaxW En todas las etapas de la educación, aprender una cosa significa omitir detalles para que la lección sea clara. Cuando aprendes a restar por primera vez, siempre tomas un número más pequeño de uno más grande. Los números negativos vienen después. Cuando aprendes raíces cuadradas, siempre es de números positivos; los números imaginarios vienen después. Los cambios de masa relativistas son un detalle inútil cuando se aprende química, y solo confundirían a los estudiantes cuando se les presenta el tema por primera vez. Incluso los químicos profesionales ignoran en gran medida la relatividad debido al pequeño efecto.
@MaxW: Por supuesto, ya hemos discutido esto aquí :-) Véase, por ejemplo , Conversión de masa en energía en reacciones químicas/nucleares
Sólo una sugerencia muy pequeña. V en esta respuesta representa tanto el voltaje como la unidad Volt, parece bastante confuso, especialmente para el ojo inexperto. A primera vista, parece que dices que la energía es de 7,2 kV. Sería bueno si el cálculo fuera editado para que sea más claro.
"Esto es aproximado porque el voltaje de la batería no es constante cuando la batería se descarga, por lo que nuestra ecuación (2) no es exacta". ¿La constante de 2 V/h × 1 h no tendría el mismo resultado que 1 V/h × 2 h y, por lo tanto, el mismo cambio de masa y, por analogía, una tasa de descarga altamente variable que aún cambiara la carga de 2000 mAh a 0 mAh también tendría el mismo resultado? ?
@MaxW: aunque se podría decir que los datos experimentales para este tipo de reacciones son consistentes con la hipótesis del cambio de masa cero. (ya que es consistente con las predicciones de la relatividad especial)
Si bien no estoy en desacuerdo con el análisis, en un sentido muy real, el peso del teléfono no cambia debido a que el peso del teléfono ni siquiera está definido con la precisión necesaria para medir esto. Su teléfono pierde átomos por el uso y gana átomos por el polvo y otros contaminantes todo el tiempo. Estos cambios de masa superan con creces 0.32 nanogramos.
@MaxW No, la ley de conservación de la materia se ha modificado para que sea la ley de conservación de la materia y la energía. Ha sido bien sabido por un tiempo que las reacciones dispersan algo de masa en energía.
0,32 nanogramos parece suficiente para ser detectable en un experimento de precisión, por ejemplo, equilibrar dos baterías idénticas, cargar una y descargar la otra. La parte más difícil sería lograr que fueran lo suficientemente "idénticos" en primer lugar.
A todos, entiendo. Estaba tratando de ser graciosa. Solo reflexiono sobre los estudiantes de secundaria que comienzan una cerveza jaja con su maestro sobre la conservación de la ley de masa, que es pragmáticamente cierta dada la precisión de los experimentos químicos.
@zwol: ¿conoce algún experimento publicado en el que las reacciones químicas cambien de peso? (que creo que es cierto, pero supongo que es difícil de medir)
@lalala No, solo estaba pensando en voz alta.

Su batería recargable sin duda se basa en una reacción electroquímica que proporciona energía eléctrica a su dispositivo cuando va en una dirección y va en la otra dirección cuando proporciona la cantidad necesaria de energía durante la carga.

Como acabas de mover electrones al revés, no debería haber cambios en la masa.

Entonces, ¿a dónde fueron los electrones de mi cargador?
La energía es el flujo de electrones, no los electrones mismos. El número entrante de electrones debe ser igual al número saliente.
@CreepyCreature, es como los eslabones de la cadena de una bicicleta transportan energía desde el juego de bielas hasta la rueda trasera. La energía solo fluye en una dirección, pero los mismos enlaces siguen dando vueltas y vueltas.
¡¡Ahora entendí el punto!!
¡Pregunta compleja tiene una respuesta simple!
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