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铅酸蓄电池的部分电压竟然源于相对论效应!!

科学解码  · 公众号  · 科学  · 2017-05-29 23:57

正文

近的一期 Physical Review Letters杂志中称铅酸蓄电池中的很大一部分电压的产生都可以用相对论原理来解释。爱因斯坦的对我们日常生活所带来的影响再次得以体现,深入研究,说不定能让铅酸蓄电池发出原子弹般的能量。经过化学反应过程的简化以及多种量子力学相对论计算机模拟计算工具综合分析得出了这样的结论:汽车铅蓄电池的很大一部分效能受益于相对论效应!


简而言之,就是分析如下电化学反应过程中相对论对电能产生的贡献,并与同族的锡进行对比。解释为何非常类似的锡蓄电池却不能工作。

揭秘:一般元素外围电子的绕行速度远低于光速,但是重元素的外围电子绕行速度却接近光速以抵抗原子核的强烈吸引。根据相对论,这些电子的重量变大,所以它们的轨道收缩以维持轨道角动量不变。

这种收缩对于球对称s轨道重元素更加明显,这也解释了金为什么是淡黄色以及水银在室温下为液态。没有相对论铅和锡就是一个样子。(锡的核中有50个质子,铅有82个,所以相对论效应对于锡外层的s轨道电子影响不大)。经过计算铅蓄电池中10到12伏特的电压贡献来自于相对论效应。(这段话是译自法国里昂自由科学撰写者Michael Schirber之笔,其中电子轨道模型有待商榷)


看完一大堆理论计算过程和模型简化分析之后,文章结尾“Finally, we note that cars start due to relativity”这句话让人忍俊不禁,如果学术文章能说大白话,那作者估计忍不住会说一大堆感想吧!