Pile neuve / Pile usagée

[Ignotus]

Bonjour,

Le poids d’une pile neuve est-il supérieur à celui d’une pile usagée ?

Si oui, et en supposant que la pile soit parfaitement étanche, la différence de poids représente t’elle le poids de l’énergie que la pile a fourni ?
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[DonPanic]

Salut
On peut considérer que la pile neuve représente une différence de potentiel électrique entre 2 composés chimiques, la pile usagée étant l'égalisation de cette ddp.
Par analogie, si tu déplaces de l'eau entre un barrage haut et un lac à un niveau inférieur,
le déplacement de la quantité d'eau du barrage au lac a-t-il fait perdre de la masse à cette quantité d'eau ?

[DonPanic]

Salut
Mauvais exemple.
Je recommence. Tu as 2 récipients avec des niveaux d'eau différents réliés par un tube.
L'égalisation des niveaux d'eau fait-elle perdre de la masse à la quantité d'eau contenue par les récipients ?
Une mini turbine placée dans le tube change-t-elle la masse de l'eau ou ne fait-elle que ralentir le déplacement de l'eau ?

[Ignotus]

Merci DonPanic pour cette explication imagée.

Je suppose que selon le même principe, un condensateur n’est pas plus lourd chargé que déchargé. Non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[DonPanic]

Je suppose que selon le même principe, un condensateur n’est pas plus lourd chargé que déchargé. Non ?

Il me semble, une face du condensateur présentant un excédent en électrons, l'autre face, un déficit,
le tout rééquilibré par une décharge du condensateur

[Patzewiz]

Bonsoir,

La réponse est à la fois NON (pas de changement de masse lors de la décharge) si on croit Lavoisier et OUI si on croit Einstein! Lorsqu'une pile se décharge elle fournit de l'énergie au milieu extérieur et donc abaisse son énergie totale, d'après le fameux E=mc² elle doit donc voir sa masse diminuer. La question est en fait: est-ce mesurable ? L'énergie échangée lors d'une réaction chimique est au plus de quelques eV par atome, en unité nucléaire les masses des atomes sont comprises entre 10⁹ et 2.10¹¹ eV. Les variations relatives de masse attendues sont donc au maximum de quelques milliardièmes. Pour le chimiste même équipée d'une très bonne balance ça fait 0.

[DonPanic]

Salut

La réponse est à la fois NON (pas de changement de masse lors de la décharge) si on croit Lavoisier et OUI si on croit Einstein! Lorsqu'une pile se décharge elle fournit de l'énergie au milieu extérieur et donc abaisse son énergie totale, d'après le fameux E=mc² elle doit donc voir sa masse diminuer

Je veux bien admettre ta réponse, cependant, on a affaire à des systèmes qui restituent une énergie accumulée, et non qui créent de l'énergie.
Le condensateur ou la pile électrique s'apparentent là à un ressort comprimé qui se détendrait.
J'ai quelque réticence à appliquer E=MC² dans pareil cas.

[deep_turtle]

J'ai quelque réticence à appliquer E=MC² dans pareil cas.

En toute rigueur si... La réaction chimique dans la pile consiste en une réorganisation du cortège électronique des deux molécules qui réagissent, et l'énergie totale à la fin de la réaction fait intervenir l'opposé de l'énergie de liaison, laquelle a augmenté.

C'est pour la même raison que la masse des atomes n'est pas égale à celle des noyaux plus celle des électrons, et que la masse des noyaux n'est pas égale à la somme de celle des constituants élémentaires.

Ca c'est pour l'état final. Maintenant c'est pas clair pour moi comment intervient l'énergie associée au champ électrique présent dans la pile quand elle est chargée, comment cette énergie doit être comptée dans la masse de la pile. Ca influe le bilan, mais je ne sais pas comment...

[DonPanic]

Salut

En toute rigueur si... La réaction chimique dans la pile consiste en une réorganisation du cortège électronique des deux molécules qui réagissent, et l'énergie totale à la fin de la réaction fait intervenir l'opposé de l'énergie de liaison, laquelle a augmenté.

C'est pour la même raison que la masse des atomes n'est pas égale à celle des noyaux plus celle des électrons, et que la masse des noyaux n'est pas égale à la somme de celle des constituants élémentaires.

Ca c'est pour l'état final. Maintenant c'est pas clair pour moi comment intervient l'énergie associée au champ électrique présent dans la pile quand elle est chargée, comment cette énergie doit être comptée dans la masse de la pile. Ca influe le bilan, mais je ne sais pas comment...

Salut
L'énergie, c'est celle d'une réaction d'oxydoréduque classique.
Alors la différence de masse de la pile s'apparenterait grossomodo à celle de celle d'un objet chaud par rapport à celle du même refroidi.
OK, vous avez théoriquement raison et pratiquement j'ai pas tort, c'est ça ?

[invitea0046ad4]

Tiens, c'est intéressant ça. Je prend le risque d'écrire de grosses betises sans avoir réfléchi (bah, c'est lundi matin, suis pas réveillé).
Même sans faire intervenir de réaction chimique.
Un corps noir refroidit en émettant un rayonnement thermique, suivant la loi de Planck. Il perd de l'énergie sous la forme de radiations électromagnétiques, sans qu'on est pas à l'équilibre.
Donc, en "appliquant" sans réfléchir "E=mc²", sa masse diminue.
Donc la masse est une fonction de la température !

Hum, à mon avis, raisonnement faux car celà revient à attribuer une masse au photon, et ce serait faux pour la même raison dans le cas de la pile.

[deep_turtle]

Hum, à mon avis, raisonnement faux car celà revient à attribuer une masse au photon,

Attention, ton raisonnement ne revient pas à donner une masse au photon, l'énergie n'est pas forcément de la masse.

Bon, il faudrait se poser sérieusement la question de savoir de quelle masse on parle ici, dans le cas de la pile : ce n'est pas franchement un objet élémentaire, et ça n'est pas clair pour moi que la notion de masse soit dépourvue d'ambiguïté.

[invitea0046ad4]

En fait, je pense, que même en théorie, il n'y a aucune variation de masse de la pile, car les liaisons chimiques sont dûes à des forces électriques, qui ne sont pas associées à une particule massive. Ce n'est donc pas comparable à la perte de masse à la désintégration d'un noyau.
Mais bon, sous beaucoup de réserves. Connait pas la physique des particules.

A+

[deep_turtle]

En fait, je pense, que même en théorie, il n'y a aucune variation de masse de la pile, car les liaisons chimiques sont dûes à des forces électriques, qui ne sont pas associées à une particule massive.

Pourtant les masses atomiques prennent en compte les énergies de liaison des électrons, qui sont aussi d'origine électromagnétiques...

[invitea0046ad4]

Ok. Je me disais bien que mon raisonnement avait de fortes chances d'être faux. Je cours me rafraichir la mémoire sur le sujet...

A+

[DonPanic]

Salut
A la réflexion, en reprennant l'exemple des vases communicants, si d'un côté de la balance, les niveaux tendent à s'équilibrer, Ya une accélération de chute, de telle sorte que pendant ce temps, il devrait y avoir un deséquilibre avec les vases communicants à niveau égal de l'autre côté de la balance...

[invite3f2dff78]

Bonjour,

Le poids d’une pile neuve est-il supérieur à celui d’une pile usagée ?

Si oui, et en supposant que la pile soit parfaitement étanche, la différence de poids représente t’elle le poids de l’énergie que la pile a fourni ?

Si on se réfère à la loi de la conservation masse énergie, une pile usée a fournie une énergie. Cette énergie doit donc se retrouver sous une quantité de masse prélevée sur la pile. On peut alors supposer que la masse de la pile usagée est égale à :

m = mo – mx.E/ c²

Considèrons que la pile a fournit une énergie égale à o,3A durant 4 heures soit 1,2 watt h 1,2 X 3600 = 4320 Joule la masse prlevée sur la pile sera de

mx = 4320/C² = 4,8 ^-14 Kg

m = mo – mx

mx = 4,8^-14 kg

avec m = masse pile usagée ; mo = masse pile neuve ; mx = quantité de masse utilisée.

Sous toutes réserves

[Coincoin]

Salut,
Ce calcul m'a l'air très bien !
Mis à part la ligne "m = mo – mx.E/ c²"... Je pense que tu voulais dire "m=mo-mx=mo-E/c²" ?
Et puis, tu as oublié de consiédrer la tension dans le calcul de la puissance (à moins que ça soit une pile 1V)...

Mais, on voit bien que l'ordre de grandeur de la variation de masse est totalement négligeable !

Deep_turtle, tu as résolu tes considérations métaphysiques sur la correspondance énergie de liaison / masse ?

[invite3f2dff78]

Merci pour la correction de ma formulation. Ainsi que pour le 16/20 !

Ce calcul est approximatif et fait de tête pour avoir juste l’idée d’un ordre de gradeur, d'ou sa simplication.

[Ignotus]

Merci à tous pour vos réponses très intéressantes.

Si il y a une « morale », à 0,5€ la pile, avec 4,8^-14 kg de poids utile, ça fait cher du Kg !!!

[invitea0046ad4]

En toute rigueur si... La réaction chimique dans la pile consiste en une réorganisation du cortège électronique des deux molécules qui réagissent, et l'énergie totale à la fin de la réaction fait intervenir l'opposé de l'énergie de liaison, laquelle a augmenté.

C'est pour la même raison que la masse des atomes n'est pas égale à celle des noyaux plus celle des électrons, et que la masse des noyaux n'est pas égale à la somme de celle des constituants élémentaires.

Ca c'est pour l'état final. Maintenant c'est pas clair pour moi comment intervient l'énergie associée au champ électrique présent dans la pile quand elle est chargée, comment cette énergie doit être comptée dans la masse de la pile. Ca influe le bilan, mais je ne sais pas comment...

Salut deep

Je vais paraitre un peu lourd, mais plus j'y réfléchis, moins je suis d'accord avec tout ce qui vient d'être dit dans ce fil, ou alors, je n'ai rien compris.
Il me semble toujours qu'il n'y a aucune variation de masse de la pile quand elle se décharge.
On ne parle ici que d'une énergie de liaison électromagnétique.
Pour simplifier le problème, on peut considérer un ensemble de particules chargées en interaction.
L'énergie totale du système est la somme de 3 termes :
- l'énergie de masse des particules
- l'énergie cinétique
- l'énergie potentielle d'interaction électrique
Si on change l'arrangement des particules, l'énergie cinétique et l'énergie potentielle varient, on peut éventuellement récupérer de l'énergie, ce qu'on fait dans le cas de la pile.
Mais la masse reste ce qu'elle est au départ : aucune particule massive n'apparait ni ne disparait.
C'est un raisonnement de mécanique classique, mais je ne vois pas pourquoi il ne s'appliquerait pas ici.
Et il me semble faux d'écrire "E=mc²" pour calculer un défaut de masse de la pile déchargée. Je pense que celà ne correspond à rien de physique.

Il peut en aller différemment pour l'interaction forte qui lie les nucléons, il y a bien dans ce cas un défaut de masse qui est la source même de l'énergie nucléaire, mais il s'agit d'un autre problème, d'une autre interaction, dans laquelle interviennent des particules massives, et il n'y a quand même pas de fission dans notre petite pile de 4,5V.

Question subsidiaire :
Est-ce qu'on considère que la masse d'un système de deux corps en interaction gravitationnelle est différente de la somme des masses de chacun des corps pris isolément, en mécanique classique ?


Où est l'erreur dans ce qui précède ?

A+

[deep_turtle]

Alors le plus simple, c'est sans doute de faire un bilan d'énergie. Considérons un atome dans un état excité, d'énergie E1, qui se désexcite dans l'état fondamental E0 en émettant un photon.

La différence d'énergie est entièrement électrostatique, on est d'accord ?

Appelons M la masse de l'atome avant et M' celle après la désexcitation. Calculons la relation entre les deux, en notant v la vitesse de recul de l'atome (il est initialement au repos), et l'impulsion du photon émis (dans le reférentiel du centre de masse)


Conservation de la quantité de mouvement :



Conservation de l'énergie :



En mettant tout ça ensemble et après un peu de calculs



La masse finale est plus importante que la masse initiale, l'énergie de liaison électrostatique se comporte bien comme de la masse...

Et il me semble faux d'écrire "E=mc²" pour calculer un défaut de masse de la pile déchargée. Je pense que celà ne correspond à rien de physique.

Il peut en aller différemment pour l'interaction forte qui lie les nucléons, il y a bien dans ce cas un défaut de masse qui est la source même de l'énergie nucléaire, mais il s'agit d'un autre problème, d'une autre interaction, dans laquelle interviennent des particules massives

Toute l'importance de l'équivalence masse-énergie réside précisément dans le fait que même de l'énergie qui n'est pas associée à de la masse peut le devenir ! Ce n'est pas la masse des particules responsables de l'interaction forte qui sont responsables de la cohésion des noyaux : les gluons ont une masse nulle, exactement comme les photons !!

[invitea0046ad4]

salut deep

oui, effectivement j'aurais pu y penser. Je vais quand même faire le calcul dans d'autres cas que la désexcitation d'un atome pour bien m'en convaincre.
Celà veut donc dire que l'inertie d'un système, au sens de la RFD, dépend de son énergie de liaison électrostatique...
Merci.

A+

[DonPanic]

Salut
C'est quand même vache d'avoir tout faux à 4,8^-14 près

[kilmack]

je pense que la pile vide doit avoir un poids légèrement différent car si on prend en compte que tous a une masse
les électrons en on obligatoirement une! étant donné que méme la lumiére a une masse sa coule de source mais faut
'il pouvoir la mesuré

[stefjm]

C'est gentil de mettre en valeur la qualité de l'intervention de deep_turtle.

[mariposa]

C'est gentil de mettre en valeur la qualité de l'intervention de deep_turtle.

Bonjour,

a part que dans son message #21 il a ecrit une betise enorme. J'en conclue qu' a l'epoque il n'etait pas au point.

Saurais - tu identifier la nature de cette betise?

[stefjm]

Il s'est visiblement placé en hypothèse relatististe non quantique.
Ce serait un miracle que le résultat tombe juste sur un quantum d'énergie?