最近,收到了几个有趣的提问,说实话,第一次听到这个问题时我整个人都是震惊的!
先说第一个,你觉得电池充满电后重量究竟会不会增加呢?
先说结论:不会!原因很简单,电池充电的过程不涉及物理变化,而是化学变化,没有已有的物质的消耗,也没有新的物质被生成。所以,充满电的电池和空电的电池重量是一致的。
是不是颠覆你的认识了呢?明明充进去电了呀!重量怎么会没增加呢!你该不会真的认为把电子充进去了吧!
莫急莫急,要想得到上面的结论,咱们必须深入电池内部来看看“充电时,电池内部都发生了什么?
但凡是锂离子二次电池(能反复充电的),它的原理就不外乎上面这个图:Li+在外部电能(充电)或外部负载(放电)的驱动下,完成从正极→负极或从负极→正极的迁移。
具体到充电这个过程的话,电池内部的化学反应是下面这样的~
在外部电能的作用下(正负极通电产生电场能),电池内部的阴阳离子重新排列,Li+在电场能的作用下向负极移动,电解液中的阴离子向正极移动,当电池内部形成额定的正负极电压时,电池也就充满电了(只针对单体,不适用于电池组)。
也就是说,在充电这一过程中,没有已有的物质被消耗,也没有新的物质在生成,有的只是Li+从正极跑到了负极,阴离子从负极跑到了正极。
只是跑跑路嘛,何来质量变化之有呢?
这就像一个人体重50kg,坐电梯从6楼倒了10楼,体重仍然是50kg啊!
用句很专业很装逼的话来说,电池是通过化学反应的方法储存能量,而不是将能量转化为重量再进行储存。
那我们再来说下硬盘存储数据的问题!
首先说明一下,往硬盘写数据不是像我们平常在一张白纸上写满字那样!
空硬盘什么样?
大家买回去的硬盘上面什么也没有,还需要重新分区等等操作,是不是硬盘上面就空空如也,什么也没有呢?其实并不是。
磁介质机械硬盘出厂时做过低级格式化,拿到用户的手上时已经被写入柱面、磁道、扇区等等信息,在没有内容的数据区,都被磁化成0的内容。所以空机械硬盘是绝大部分为0内容,很小部分为数据(假设0,1参半)。
SSD存储介质采取NAND Flash。为了简化起见,我们只讨论SLC。MLC/TCL/QLC也类似,并不影响结果。空的SSD出厂前已经被写入原始的FTL映射表,空闲块也已经被预擦除(不是必须,结果一样)。,被擦除后是全1,也就是说空SSD是绝大部分是1,很小部分是数据(也假设0,1参半)。
存满数据后有什么变化?
为了简化起见,我们假设存满的数据也都是0,1参半。那么存满数据后硬盘发生了什么变化呢?
磁介质硬盘数据是通过调整磁介质磁极方向来存储的。卓克的比喻十分形象,这里借用一下:机械硬盘是一个筐子,磁介质是里面放的很多香蕉。0是香蕉把朝北,1是香蕉把朝南。存满数据就相当于,原来香蕉把都朝北,现在一半朝北一半朝南。请问筐子重量会不会变化呢?当然不会!
SSD的NAND Flash存储,因为电子有质量,因为空的SSD以前都是0,现在被囚禁了很多电子,导致0,1参半,所以会重一点点。
然而,电子质量是9.10938356+×+10(-31)kg,就算存了一亿个电子,我们的测量仪器还没有这种灵敏度。其他的干扰因素,如风吹啊,灰尘啊等等带来的影响就比这增加的一点点质量要高得多。