移动电源充满电会不会变重？

wwxx · 发表于 2014-6-16 15:04

移动电源充满电会不会变重？
一、电量重量关系众说纷纭
曾经有网友在网上发帖求助说电脑太重，网友给出的创意答案是：把硬盘格式化，里面没有东西了，自然就变轻了。我们知道，硬盘等存储设备中的数据变化只是0和1的重新排列，对重量并没有影响，这样做可谓得不偿失。不过会心一笑的同时有朋友提出这样的疑问：移动电源的工作原理和存储设备不同，那么移动电源在充满电的情况下和没电时相比重量会有变化吗？

只要用搜索引擎查找一下，就可以发现关于这一问题的讨论众说纷纭。有人认为充电时有电能进入，移动电源会变重；而有的人则认为有电和没电只是内部的电子位置不同，对重量没有影响；甚至有的人认为充电会有气体逸出，导致总重量下降，也是更为少见的观点。
即使移动电源没有电会变轻，相信也不会有用户为了减轻重量而携带移动电源，这样也违背了移动电源的设计初衷，不过如果能够发现其中的联系，或许我们可以通过称重来测试移动电源的剩余电量，也能知道是否有必要在搬家时给移动电源放电。

▲移动电源的电量影响重量？（图片截自手电大家谈）
移动电源已经成为我们生活中常见的数码产品，但实际对其称重的用户恐怕很少。移动电源充满电到底是否会变重呢？下面笔者就从理论和实际两方面相结合，为您分析移动电源重量和电量的奥秘。
二、移动电源工作原理介绍
在这里我们首先为您介绍一下移动电源和它的工作原理。移动电源主要由外壳，电路板和电芯组成，外壳起到保护内部元件的作用，电路板的职能则是调整输入和输出的电流，防止设备损坏，而电芯则执行“储存”电能的任务，通过内部的化学物质完成电能的储存和释放。

▲移动电源内部结构图
容易发现，在充电和放电前后发生变化的只有电芯。由于目前的技术和成本限制，移动电源使用的电芯几乎都是锂离子电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，产生能量的变化。

▲移动电源充电放电过程示意
锂离子电池充电和放电的过程其实是内部材料的化学反应过程。其中电池放电过程的典型反应为：
负极：(C-Lix) → C + xLi+ + xe−
隔膜： Li+导电
正极： Li1−xCoO2 + xLi+ + xe−→ LiCoO2
总反应: (C-xLi+ + xe−) + Li1-xCoO2→ LiCoO2 + C
当然，我们不需要了解具体的反应如何，只要了解电池的充放电实质上是化学反应即可，那么接下来我们就从实际称重来看看移动电源的重量到底有没有可以测出的变化。
三、不同电量实际称重测试
我们选取标称10000毫安时（37瓦时）的移动电源做实验，将同一个移动电源分别在充满电和放完电的情况下称量重量。

▲测试移动电源充满电为252克
由于我们现有的设备不能在称量200克以上物品时提供精确的数值，这里只能直观地看出，移动电源在充满电时和没有电时的重量并没有区别，也就是说，移动电源的电量多少不存在我们可以称量出的差别，对其200克以上的重量来说也不会对用户的携带造成影响。

▲测试移动电源在电量将耗尽时重量为252克
其实很简单，37Wh移动电源的电芯重量已经超过了200克，而称重达到这一量级的称精度只能达到1克（1枚曲别针的重量大约为1克，这样的重量变化在200多克的移动电源上几乎感觉不出来），如果移动电源的重量发生了微小的变化，其变量也远远小于称量误差，我们是无法测出的。
虽然知道了移动电源的电量对携带没有影响，但是我们提出的问题还没有解决。单从称重测试来看，移动电源的重量并没可见的变化，那么接下来我们就结合理论方面来继续分析移动电源的重量问题。
四、理论分析揭示重量真相
移动电源的电芯在充电和放电时都是化学反应，而根据质量守恒定律，任何一种化学反应，其反应前后的总质量是不会变的。也就是说，电池在充电和放电过程中发生的化学反应不会影响其重量。

▲爱因斯坦著名的质能转换公式（图片源自blogspot）
有观点指出，移动电源的电芯在充电和放电时并不是完全封闭的，能量守恒定律的分析只考虑了移动电源内部的化学反应部分，能量的转移却没有考虑在内。10000毫安时移动电源的电芯能量为37Wh，即133200焦耳。根据质能转换公式E=mc²（质能方程），移动电源电能的重量为m=E/c²=1.48×10^-12（克），也就是充满电的10000毫安时移动电源比没有电时要重一万亿分之1.48克。
这里有一个容易忽略的地方，移动电源电芯中的能量由外部的电源提供，使得电芯内部发生化学变化，这一部分能量并没有转化成质量。电芯内部的正负极和电解液只是经过化学反应，经过电子的交换而储存化学键能，所以其总质量是不变的，仍然遵循质量守恒定律。

▲质量守恒定律（图片源自互动百科）
同理，电芯在放电时通过化学反应将储存的化学键能释放出来，只是改变了电子的位置，而没有改变内部的物质，仍然保持重量不变。
五、移动电源充满电更科学
对于移动电源的电量是否影响其重量，这一话题总是为人所津津乐道，经过实际测试和分析之后我们也发现了很多有意思的地方。
虽然移动电源的体积不大，但是其内部还是蕴含了不同的科学原理，我们在分析问题的时候也不能完全依靠理论或单纯测试来做论断。本文中的实际测试和理论分析均可以单独得出正确的结论，但是这并不能代表两者中的任何一点可以忽略，我们仍然需要严谨的分析和实际结合。

▲重量变化多半是心理因素（图片截自手电大家谈）

经过前面的测试和分析，我们了解了移动电源在充满电时并不比没电更重，即使不同重量的感受应该是用户的心理作用。当然，随着用户的使用，移动电源会因为磨损或沾染灰尘而发生重量的改变，不过这也是微乎其微的。
如此看来，需要搬家的用户就不用纠结是否需要将移动电源放电了，电量充足的移动电源不仅不会给我们带来更多的负重，还可以提供充足的续航保障，所以还是将移动电源保持在电量充足的状态更为稳妥。
电池电量和重量的话题被很多人谈论，也有网友利用这一话题在很多论坛中卖萌，那么到底充满电是否会变重，这里从科学的角度结合理论和实际给出答案，也得出了很多有用的信息。