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在经典力学中，电池的充电和放电是化学变化，电池内部的自由电子和正离子发生转移，并没有与外界交换物质，所以电池的质量不变；在相对论当中，能量的变化必定伴随着质量的变化，但是电池充放电中的质量变化非常小，所以完全可以忽略掉。

能量和质量是物质的两种属性，在经典力学当中是独立的，分别有质量守恒定律和能量守恒定律，在相对论当中则是统一的，两者统一为质能守恒定律。

质量守恒定律

我们以锂电池为例，锂电池的工作原理是：正极材料使用LiMn2O4，负极材料使用石墨，充电时正极当中的Li获得电子，并向负极转移与石墨结合，放电的时候正好相反。

所以对整块理电池而言，理想情况下无论是充电还是放电，理论上流入和流出的电荷是守恒的，并没有多余的物质进出，根据化学反应当中的质量守恒定律，整块电池的质量不发生改变。

质能守恒定律

如果把这个问题放在相对论中，就需要考虑质量的亏损，因为相对论描述能量和质量是统一的，对于整块锂电池而言，充电之后包含的化学能是增加的，所以整块电池的质量必定也会增加。

我们以能量密度为600Wh/kg的锂电池为例（Wh是瓦特小时），对于一吨重的锂电池，完全充满电时包含的可释放能量为：

E=600*3600*10^3=2*10^9焦耳

根据质能方程，增加的质量为：

△m=E/c^2

=2.4*10^-8kg

=24μg

也就是说，对于一块一吨重的锂电池，理论上充满电后增加的质量只有24微克，与空气中漂浮的最小灰尘差不多一个数量级，完全可以忽略掉。

如果要深究其中的微观原理，要知道化学能的本质是原子之间的化学键，不同的化学键连接强度不一样，其中包含的能量也不一样，对于同样原子组成的化学键，包含能量越高，理论上相同原子的相对论质量也越高。

只不过化学键变化时的能量变化并不大，所以原子的质量变化是非常小的，在化学反应当中可以认为质量是守恒的，实际上存在微小区别，比如碳-12原子在不同的温度，以及不同的同素异形体当中，其质量也会存在微小差别。

人类现在在生物、化学等自然学科技术发展的突飞猛进，给原本好奇心强烈的人们带去了丰富多彩的精神食粮。人类在探索与发明的同时给自我价值以肯定，人们在享受科技带来的福祉的同时也收获了快乐。以上就是本期关于科学探索的事情了，大家有什么想法呢，欢迎在评论区告诉小编一起讨论哦！