今天小编想换电池的时候

突然分不清哪个是用过的哪个是新的了

不使用如何区分电池的新旧呢？

今天玩点正经有用的！

实验器材

所标杯、电量不同的电池、竖直下落的支架

实验过程

敲黑板，实验要注意安全，千万不要伤到自己哦~

首先，准备两节碱性电池（非充电式）

一节新的，一节已经使用了一段时间的

然后，将两节电池从同一高度下落

观察其落地后弹起的高度

可以看到两节电池的弹跳高度不同

大家猜一猜

新电池和旧电池哪个弹得高呢？

我们来揭晓答案

黑色为满电的新电池

红色是使用过一段时间的电池

电量低的电池弹得比较高

还有科学家们做过进一步的实验

将不同电量的电池一起下落

可以看到电池电量越低

弹起的高度越高

电量到了50%以下时弹跳就达到最高值。

图源DOI：10.1039/C5TA01576F

原理解说

现在我们日常使用的非充电电池，通常都是碱性电池，具有电池容量大、放电时间长的优点。以碱性锌锰电池为例，它的阳极是锌（Zn），阴极是二氧化锰（MnO₂），电解质为氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）。

锌锰电池的阳极是含有锌粉的凝胶状物质，在下落时吸收冲击的性能更好，所以不容易弹起来。

当碱性电池放电时，阳极由Zn氧化为ZnO，如式(1)和(2)所示

式（1）表明，电池会在溶液中产生Zn(OH)₄^2-，直到电解质过饱和，就会开始沉淀为ZnO。

锌阳极变成了更致密的固体，更不容易形变，所以在下落时会更容易弹起。（可以类比成生鸡蛋和熟鸡蛋，施加同样的力时，熟鸡蛋转的更快）

所以弹起的高度取决于锌阳极的氧化水平。

下图为放电前后，放大十倍的阳极扫描电子显微镜成像图:

图源DOI：10.1039/C5TA01576F

（左）放电前，（右）放电后

参考文献

[1] Bhadra S,  Hertzberg B J ,  Hsieh A G , et al. The Relationship betweenCoefficient of Restitution and State of Charge of Zinc Alkaline Primary LR6Batteries[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(18).

[2] Thank qianjin4 for some useful discussion

上期回顾

No.317 这个可爱的泡泡沙漏，你们能打几分？| 正经玩

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