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最准的计划软件 5秒判断电池电量的极简技巧,你再也不用找遥控器来试了|科学DIY

2020-01-07 13:31:14 字号: | | 【 打印 】

最准的计划软件 5秒判断电池电量的极简技巧,你再也不用找遥控器来试了|科学DIY

最准的计划软件,本文由公众号 “把科学带回家” 提供

给孩子最好的科学教育

相信大家在生活中常常遇到这样一个难题。手上有几节碱性电池,一些用过,一些没有用过,但是它们被撸在了一起已经看不出来了。

手头没有电器或者专业设备的情况下,怎么知道哪些电池的电量是满的,哪些已经被用过了呢?

实际上,有个非常简便的方法可以让你在几秒内判断它们各自的电量。

一起来看看吧!

关键概念

恢复系数

材料和操作

几节长的一样,但是电量不同的碱性电池

透明塑料薄膜(可选)

尺子(可选)

手机(可选)

操作很简单,像下面这张图一样,把几节电量不同的电池放在高处,然后让它们一齐落下,谁弹得高,谁的电量就少。这就是判断电池电量的超级简单粗暴,但是又非常科学的方法。

不同电量的电池的弹力

@royal society of chemistry

左边2个:新电池;中间2个:一半电量;右边2个:完全没电量。

原理

这个方法看起来非常简单,但是背后的原理并不简单。

2015年,普林斯顿大学的的机械和航空航天工程副教授 daniel steingar 的团队受到了网络视频的启发,研究了这个现象,并证明它确实可以用来鉴定碱性电池的电量,其准确性和能量色散型x射线衍射仪(edxrd)相当。

这些化学家在《材料化学杂志》(journal of materials chemistry )上发表了论文,研究并解释了这个现象背后的原理。

碱性电池,也就是碱性锌锰电池的阳极是锌,而且是啫喱状的;阴极是二氧化锰(mno2)。

碱性锌锰电池构造(灰色那坨是啫喱状的阳极)

电极怎么会是啫喱状的呢?

其实在电池的阳极,粉状的锌被掺在了增稠剂(如羧甲基纤维素,聚丙烯酸钠)里,它们形成了啫喱状的物质。啫喱状的电极可以增加反应接触面积,还可以吸收震动。

当电池放电(也就是被使用)时,阳极的锌会开始氧化,形成zn(oh)42-离子,它们会沉淀成为氧化锌(zno)。这种氧化锌形成了一种多孔的网格结构,而锌的这种变化增加了电池的弹性(恢复系数),使电池可以在桌面弹起来。

新碱性电池的阳极(左)和放完电的阳极(右)

doi: 10.1039/c5ta01576f

当电量只剩50%的时候,电池内部的含锌阳极已经完全成为了类似于陶瓷的固体,而此时电池的弹性(恢复系数)也达到最大,不会再显著增加了。

随着电量的降低,碱性电池的弹性增加。但是电量消耗一半以后,弹性就不怎么变化了。

doi: 10.1039/c5ta01576f

啥意思呢?

用人话来说,这种方法可以很好地区分新电池和用过的碱性电池。但是对于电量都不足50%的碱性电池来说,这种方法就不怎么灵了。

steingart 还说,帮助这项研究进行电池测试的金霸王(duracell)公司指出,它家的电池可以承受从30厘米高的地方坠落。所以大家如果用这个牌子的电池做实验,别超过这个高度就可以了。

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