Batterien und Einstein

Hallo allerseits!

Ich hätte da mal eine Frage die sich aus einer theoretischen Überlegung ergeben hat. Um eine Batterie zu laden ist ja Energie nötig, diese wird in der Batterie durch Ladungstrennung gespeichert, ist also in der Batterie vorhanden. Sonst wird ja nichts verändert, also es wird weder etwas hinzugefügt noch etwas entnommen. Rein vom Gedankengang her sollte sich diese Energie aber durch eine Erhöhung der Masse der Batterie (nach E=m*c²) bemerkbar machen, wenn ich nicht grundsätzlich einen Denkfehler in diesem Gedankengang veranstaltet habe.

Ich habe das auch bereits mal grob überschlagen und kam bei einer Batterie von 1000kg (entladen) und der Energiedichte einer 9V-Blockbatterie auf eine Massenerhöhung im geladenen Zustand von ungefähr 2*10^-8 kg, also verschwindend gering.

Weiss da jemand mehr, ob dieser Massenunterschied existiert bei Batterien?

MfG,
TheSedated

ohne zu rechnen würde ich vom gefühl her sagen, dass nur nach E=mc² sogar noch weniger als 10^-8 Kg rauskommen sollte.

Aber diese Massenänderung kann in der Batterie vorkommen. Allerdings kann eine Batterie keine Masse in reinen Strom umwandeln. Eine Batterie ist eine sogenannte galvanische Zelle in der 2 Materialien elektronen Austauschen. Wenn nur die elektronen von der einen seite zur anderen wandern, dann ändert sich die masse nicht. Wenn durch chemische reaktionen der Strom erzeugt wird, dann muss man die masse der anfangs und endelemente ausrechnen. Es kommt also auf die Batterie an.

Hallo TheSedated,

Ich hätte da mal eine Frage die sich aus einer theoretischen
Überlegung ergeben hat. Um eine Batterie zu laden ist ja
Energie nötig, diese wird in der Batterie durch
Ladungstrennung gespeichert, ist also in der Batterie
vorhanden. Sonst wird ja nichts verändert, also es wird weder
etwas hinzugefügt noch etwas entnommen. Rein vom Gedankengang
her sollte sich diese Energie aber durch eine Erhöhung der
Masse der Batterie (nach E=m*c²) bemerkbar machen, wenn ich
nicht grundsätzlich einen Denkfehler in diesem Gedankengang
veranstaltet habe.

Zuerst einmal haben wir ein verständnis Problem:
Batterie ist eine Verschaltung aus mehreren gleichen Elementen
http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie

Im Volksmund wird Batterie meist für Primärzellen verwendet, diese kann man aber gar nicht laden. Die Elektronen werden über eine, nicht umkehrbare, chemische Reaktion freigesetzt.
z.B.: http://de.wikipedia.org/wiki/Zink-Braunstein-Zelle#R…

Ein Akkumulator lässt sich laden und entladen. Hierbei wird eine reversible chemische Reaktion verwendet.
z.B.: http://de.wikipedia.org/wiki/Bleiakkumulator#Wirkung…

Eine reine Ladungsträgerverschiebung hat man beim Kondensator:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotec…

Ich habe das auch bereits mal grob überschlagen und kam bei
einer Batterie von 1000kg (entladen) und der Energiedichte
einer 9V-Blockbatterie auf eine Massenerhöhung im geladenen
Zustand von ungefähr 2*10^-8 kg, also verschwindend gering.

Die Masse des Speichers spielt gar keine Rolle, nur die gespeicherte Menge an Energie ist wichtig.
Jetzt schreibst du aber nicht, welche Werte du angenommen hast.

Und nachrechnen mag ich um diese Zeit nicht mehr …

Weiss da jemand mehr, ob dieser Massenunterschied existiert
bei Batterien?

Obs experimentell bewiesen wurde weiss ich nicht.

MfG Peter(TOO)

Google und die richtigen Suchbegriffe…
…ergibt einen scienceblog-Artikel dazu, der meine Vermutung bestätigt und sich auch so einigermaßen mit meiner Überschlagsrechnung deckt.

http://www.scienceblogs.de/diaxs-rake/2011/01/wird-e…

Ich kam zwar auf 2*10^-8kg, ging aber gleichzeitig auch von einer 1000kg schweren Batterie aus (und habe ausserdem die Bindungsenergien nicht in Betracht gezogen, sondern einfach die gespeicherte Energie einer 9V-Blockbatterie bei geschätzten 50g Masse auf die 1000kg hochgerechnet… war ja auch nur ein Überschlag).

@Peter(TOO:
Wie eine Batterie funktioniert ist mir klar, habe mich im Eifer des Gefechts wohl ein wenig doof ausgedrückt, sorry. Trotzdem dürfte ja die Fragestellung klar sein, und die hast du ja auch im letzten Absatz beachtet.

Ich habe das auch bereits mal grob überschlagen und kam bei
einer Batterie von 1000kg (entladen) und der Energiedichte
einer 9V-Blockbatterie auf eine Massenerhöhung im geladenen
Zustand von ungefähr 2*10^-8 kg, also verschwindend gering.

Die Masse des Speichers spielt gar keine Rolle, nur die gespeicherte Menge an Energie ist wichtig.
Jetzt schreibst du aber nicht, welche Werte du angenommen hast.

Die Werte habe ich hierher genommen:
http://de.wikipedia.org/wiki/9-Volt-Block
Hatte die 1,2Ah-Version gewählt, die Masse der Batterie auf circa 50g geschätzt und darüber die Energiedichte (E/m -> J/kg) der Batterie berechnet und das Ganze dann auf eine 1000kg schwere Batterie hochgerechnet, um möglichst den Rundungsmechanismen für sehr kleine Zahlen meines Taschenrechners aus dem Weg zu gehen. Deswegen brauchte ich eben die große Masse der Batterie um die gespeicherte Energiemenge ein bisschen größer zu machen (der Taschenrechner den ich da zur Hand hatte ist da ein bisschen blöd zu handhaben…).

@Simon:

ohne zu rechnen würde ich vom gefühl her sagen, dass nur nach E=mc² sogar noch weniger als 10^-8 Kg rauskommen sollte.

Wie gesagt, war überschlagen und geschätzt, scheine aber mit den 10^-8 kg recht gut gelegen zu haben, wenn ich mir den scienceblog-Artikel und das Ergebnis des Verfassers für eine normale Batterie so ansehe.
Dass eine Batterie nicht darauf ausgelegt ist, Masse in Energie umzuwandeln ist auch bewusst, mir ging es einfach nur darum, ob eine Batterie eben an Masse einbüßt, wenn sie ihre Energie aus chemischen Vorgängen abgibt… Sind in den Voyager-Sonden nicht Kernzerfallsbatterien installiert? Irgendwas habe ich da so in Erinnerung und das ist ja dann schon recht nahe an einer Massendefektbatterie. ^^

Nunja, danke schonmal für die Antworten euch beiden!

MfG,
TheSedated

Hi,

beim Kernzerfall gehen auch Neutronen verloren, was den Massedefekt dominieren sollte.

Stanislaw Lem hat mal die Idee ausgewalzt, dass auch gespeicherte Information zu einer Masseänderung führen kann, siehe Prof. (der Svanetik) Donda in „Sterntagebücher“.

Gruß, Lutz

Hallo!

Wenn nur die
elektronen von der einen seite zur anderen wandern, dann
ändert sich die masse nicht.

Doch! Wenn sich der Energieinhalt eines Systems ändert, dann ändert sich auch dessen Ruhemasse. Da beißt die Maus keinen Faden ab.

Michael

Hallo Lutz,

Stanislaw Lem hat mal die Idee ausgewalzt, dass auch
gespeicherte Information zu einer Masseänderung führen kann,
siehe Prof. (der Svanetik) Donda in „Sterntagebücher“.

Das kann so eigentlich nicht sein.

Um Informationen zu Speichern brauche ich eine Konvention, bzw. Codierung.
Somit kann ich ich einen beliebigen Haufen aus schwarzen und weissen Kieselsteinen zu einem Informationsträger machen, wenn ich mir eine passende Codierung zusammenbastle.

Das würde dann aber bedeuten, dass eine Geheimbotschaft eine unterschiedliche Masse hat, je nachdem ob ich den Code-Schlüssel habe oder nicht.

Allerdings kann sich Masse im Speicher verstecken.
z.B. speichern dynamische RAMs (Hauptspeicher) und FLASH-ROMs (in USB-Sticks) die Information in Kondensatoren. Somit unterscheidet sich die Masse von gelöschten und programmierten Bausteinen, aber nur durch die Anzahl der 0 oder 1, nicht aber in abhängigkeit der Information.
Ein gelöschtes FLASH-ROM enthält normalerweise alles 1er. Die grösste Masse ergibt sich wenn alle Bits auf 0 programmiert sind, dies ist aber keine wirkliche Information.

MfG Peter(TOO)

Moin,

beim Kernzerfall gehen auch Neutronen verloren, was den
Massedefekt dominieren sollte.

???
Was meinst Du damit?!

Stanislaw Lem hat mal die Idee ausgewalzt, dass auch
gespeicherte Information zu einer Masseänderung führen kann,

warum kann?
Je nach Speichermechanismus wird die Masse zu- oder abnehmen.
Wir haben das mal für eine Festplatte ausgerechnet zu den guten alten Zeiten, als ein Gigabyte noch was war. Die Masseänderung war zwar klein, aber ≠ 0

Gandalf

Hallo Peter

Ich glaube, da brauchst Du nicht so kleinlich sein.
Ein aufgeladener Akku(mit mehreren Zellen) ist ja unter anderem auch eine Batterie.
Hier entstehen noch keine groben Fehler durch falsch benutzte Begriffe.
Allerdings hätte ich so eine Frage mit einer einzigen Zeile formulieren können.

MfG
Matthias

Doch! Wenn sich der Energieinhalt eines Systems ändert, dann
ändert sich auch dessen Ruhemasse. Da beißt die Maus keinen
Faden ab.

Michael

Moin zusammen,

da bestehen neuerdings theoretische Zweifel:

Röntgenröhre : Elektronen prallen auf Anode.
Der Energieinhalt n*h*f der Anode wird abgeführt zu 96% durch Kühlwasser und zu 4% durch Röntgenstrahlung h*Lambda.
http://www.magneticquant.de
negrüj