电是一种能量,电能有质量吗?有何科学依据?
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发布时间：2022-04-28 23:16
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时间：2022-06-25 03:16
现在的交通工具越来越多了，其中电瓶车已经成为人们重要的一个工具了，所以充电这样的事情是每天都需要的，当然有很多人也有很刁钻的问题，充电是电池吸收电能的过程，理论上来看电瓶的质量应该会增加，但其实，充电只是一个电化学的发生过程，质量真的会增加吗？我们就用铅酸电池来举个例子。
铅酸电池的结构和充放电过程
铅酸电池是一种历史比较长久的蓄电池，法国人普兰在1859年发明了铅酸电池，经过了150年的发展，现在已经有很多行业用到了这个，比如：汽车启动电池，机房UPS电池，甚至电瓶车都是用的铅酸电池。
典型的铅酸电池结构
铅酸电池的正极板主要成分是二氧化铅，负极板的主要成分是铅，在充电的状态下，两极的均有铅换成了硫酸铅。单格铅酸电池的标准电压是2V，我们常用的12V铅酸电池是用6格2V的电池联合在一起的，一般情况下12V的电池充满电压为13.5V以上，可以放电到10.8V，也可以深度放电的，但是这样比较伤电池。
铅酸电池充电时，正极的二氧化铅材料在 “稀硫酸溶液”中水分子为媒介的作用下，与水生成了离解不稳定物质的一氧化铅，氢氧根离子在电解液中，铅离子就留在了正极板上，正极的一氧化铅中就缺少电子。铅酸电池的负极材料是铅，再和电解溶液中的稀硫酸反应生成铅离子，转移到电解液稀硫酸中，所以在负极上多了两个电子。
那么铅酸电池的充电过程中质量会发生变化吗？
从化学反应的角度过程中能看出，充放电前后电池的质量是一致的，因为在充电过程中尽管有电子流经电池，但电池也不会多截留一个，在放电时电池也不会少一个电子，如果把电池看成一个封闭系统的话，里面就不会增加和减少，所以从质量守恒角度来看，充放电前后电池的质量其实是一致的。但事实是中间已经发生了能量转换，铅酸电池的充电效率大约是80%而锂离子电池大于97% ，爱因斯坦的质能方程告诉我们，有能量发生的地方一定会发生质变，所以我们要知道在充电过程质量会发生很大的变化。
那么电池的质量真的增加了吗？
电池最终的质量还是减少了，因为电池在充放电过程中会发热导致电解液蒸发损失，还有一个电解的过程，这也导致氢气溢出，这就是一个危险的信号，因为氢气的爆炸程度是4%-75.6%，范围很宽广，但是不要担心在家充电的电动车会在充电过程中氢气溢出，因为太微量了，但蓄电池室的氢气溢出还是必须要考虑的。
大型的电池室一定要有很好的通风情况，还有就是发热导致的水分蒸发，铅酸蓄电池的电解液硫酸浓度大致为1/3，如果使用时间较长就需要加蒸馏水，其实这就是水分蒸发或电解损失，这是可以测量的质量，而充电增加的能量只是理论可计算的，所以从这看来，蓄电池的质量还是减少了，而且充一次电就少了一次。
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时间：2022-06-25 03:17
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时间：2022-06-25 03:17
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时间：2022-06-25 03:18
