Становится ли электрическая машина тяжелее при зарядке? 

Сначала дам короткий ответ: теоретически — да, но на практике это проверить невозможно. Для подробного же ответа нам придется пройтись по нескольким «уровням сложности» физики и определиться с условиями вопроса. Начнем с последнего пункта — допустим, подразумевается некий условно-стандартный электромобиль с литий-ионной аккумуляторной батареей, который заряжается от стационарного зарядного устройства в гараже или на улице.

На бытовом уровне понимания происходящих с электромобилем процессов его масса в ходе зарядки и разрядки никак изменяться не должна. Химические реакции, соответствующие запасанию и отдаче энергии, проходят внутри герметичных аккумуляторных ячеек, никакого обмена материей с внешней средой нет. Тут с нами согласится вся «классическая физика» — ньютоновская механика, термодинамика и электродинамика. Ничего не изменится даже в том случае, если посчитать массу входящих и выходящих из батареи электронов — они все равно двигаются по замкнутому контуру и возвращаются обратно, выполнив свою работу в электромоторе (либо получив энергию в инверторе зарядного устройства).

Прежде чем перейти далее, отметим главное — любые эксперименты с реальным электромобилем покажут, что его масса не изменяется в процессе зарядки или разряда. Даже самые точные и чувствительные весы скорее заметят оседающую на машину пыль или прибавку в массе окисляющихся на воздухе тормозных дисков.

Также не стоит забывать о теоретически возможных случаях, когда аккумулятор не герметичен и обменивается с окружающей средой газами или жидкостями. Существуют же воздушно-цинковые и свинцово-кислотные батареи. Если в каком-то электромобиле используются они, то при работе (зарядке) их масса может изменяться в некоторых пределах.

Но за последние полтора века родились теория относительности и квантовая механика, и наше понимание физических процессов стало гораздо более глубоким. В частности, мы узнали об эквивалентности массы и энергии. Да, та самая формула E=mc². С практической точки зрения ее имеет смысл применять либо для очень быстро движущихся объектов, либо для очень массивных, либо для имеющих огромную энергию. Но мы все равно попробуем.

Емкость батарей электромобилей измеряют в киловатт-часах, но нам нужна Международная система единиц: один киловатт-час — это 3 600 000 джоулей. Чтобы узнать «массу» этой энергии, нам нужно разделить ее на скорость света в квадрате. То есть 3 600 000 делим на 89,875 триллионов. Таким образом, эквивалент одного киловатт-часа энергии — примерно 0,04 микрограмма.

Удельная энергия массовых литий-ионных батарей составляет от 200 до 300 ватт-часов на килограмм, то есть аккумулятор емкостью в один киловатт-час будет весить от трех с половиной до пяти килограмм. Иными словами, зарядка и разрядка изменят ее массу менее чем на одну десятимиллиардную долю процента. В мире нет весов, которые бы смогли такую слабую разницу заметить — даже если бы нам удалось избавиться от любых других помех, вроде испарения влаги с поверхности батареи и окисления ее контактов.