Πώς να συγκρίνετε το μέγεθος ενός ατόμου

Κατά τη σύγκριση ατόμων με μεγαλύτερα αντικείμενα - με μεγάλη διαφορά στο μέγεθος - οι τάξεις μεγέθους δείχνουν πώς να ποσοτικοποιηθούν οι διαφορές μεγέθους. Οι τάξεις μεγέθους σάς επιτρέπουν να συγκρίνετε την κατά προσέγγιση τιμή ενός εξαιρετικά μικρού αντικειμένου, όπως η μάζα ή η διάμετρος ενός ατόμου, με ένα πολύ μεγαλύτερο αντικείμενο. Μπορείτε να προσδιορίσετε τη σειρά του μεγέθους χρησιμοποιώντας επιστημονική σημειογραφία για να εκφράσετε αυτές τις μετρήσεις και να ποσοτικοποιήσετε τις διαφορές.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Για να συγκρίνετε το μέγεθος ενός μεγάλου ατόμου με ένα πολύ μικρότερο άτομο, οι τάξεις μεγέθους σάς επιτρέπουν να ποσοτικοποιήσετε τις διαφορές μεγέθους. Οι επιστημονικές σημειώσεις σας βοηθούν να εκφράσετε αυτές τις μετρήσεις και να αποδώσετε μια αξία στις διαφορές.

Η μέση διάμετρος ενός ατόμου είναι 0,1 έως 0,5 νανόμετρα. Ένα μέτρο περιέχει 1.000.000.000 νανόμετρα. Μικρότερες μονάδες, όπως εκατοστά και χιλιοστά, συνήθως χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση μικρών αντικειμένων που μπορούν να χωρέσουν στο χέρι σας, εξακολουθούν να είναι πολύ μεγαλύτερες από ένα νανόμετρο. Για να το προχωρήσουμε περαιτέρω, υπάρχουν 1.000.000 νανόμετρα σε ένα χιλιοστόμετρο και 10.000.000 νανόμετρα σε ένα εκατοστό. Οι ερευνητές μερικές φορές μετρούν τα άτομα σε ansgtoms, μια μονάδα που ισούται με 10 νανόμετρα. Το εύρος μεγέθους των ατόμων είναι 1 έως 5 angstroms. Ένα angstrom ισούται με 1 / 10.000.000 ή 0.0000000001 m.

Το σύστημα μετρικών διευκολύνει τη μετατροπή μεταξύ μονάδων επειδή βασίζεται σε δυνάμεις 10. Κάθε ισχύς 10 είναι ίση με μία τάξη μεγέθους. Μερικές από τις πιο κοινές μονάδες μέτρησης μήκους ή απόστασης περιλαμβάνουν:

• Χιλιόμετρο = 1000 m = 103 m
•  Μετρητής = 1 m = 101 m
•  Εκατοστόμετρο = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
•  Χιλιόμετρο = 1/1000 m = 0,001 m = 10-3 m
•  Μικρόμετρο = 1 / 1.000.000 m = 0.000001 m = 10-6 m
•  Νανομέτρο = 1 / 1.000.000.000 m = 0.000000001 m = 10-9 m
•  Angstrom = 1 / 10.000.000.000 m = 0.00000000001 m = 10-10 m

Εκφράστε τις δυνάμεις των 10 χρησιμοποιώντας την επιστημονική σημειογραφία, όπου ένας αριθμός, όπως το a, πολλαπλασιάζεται επί 10 που αυξάνεται από έναν εκθέτη, n. Η επιστημονική σημειογραφία χρησιμοποιεί τις εκθετικές δυνάμεις του 10, όπου ο εκθέτης είναι ακέραιος που αντιπροσωπεύει τον αριθμό μηδενικών ή δεκαδικών ψηφίων σε μια τιμή, όπως: ένα x 10n

Ο εκθέτης κάνει μεγάλους αριθμούς με μια μακρά σειρά μηδενικών ή μικρών αριθμών με πολλά δεκαδικά ψηφία πολύ πιο εύχρηστο. Αφού μετρήσετε δύο αντικείμενα πολύ διαφορετικών μεγεθών με την ίδια μονάδα, εκφράστε τις μετρήσεις σε επιστημονική σημειογραφία για να διευκολύνεται η σύγκριση τους καθορίζοντας τη σειρά μεγέθους μεταξύ των δύο αριθμοί. Υπολογίστε τη σειρά μεγέθους μεταξύ δύο τιμών αφαιρώντας τη διαφορά μεταξύ των δύο εκθετών της.

Για παράδειγμα, η διάμετρος ενός κόκκου αλατιού έχει διάμετρο 1 mm και ένα μπέιζμπολ 10 cm. Όταν μετατρέπεται σε μετρητές και εκφράζεται σε επιστημονική σημειογραφία, μπορείτε εύκολα να συγκρίνετε τις μετρήσεις. Ο κόκκος του αλατιού μετρά 1 x 10^-3 m και το μπέιζμπολ μετρά 1 x 10^-1 Μ. Η αφαίρεση -1 από -3 οδηγεί σε τάξη μεγέθους -2. Ο κόκκος του αλατιού είναι δύο τάξεις μεγέθους μικρότερος από το μπέιζμπολ.

Η σύγκριση του μεγέθους ενός ατόμου με αντικείμενα αρκετά μεγάλα για να δει χωρίς μικροσκόπιο απαιτεί πολύ μεγαλύτερες τάξεις μεγέθους. Ας υποθέσουμε ότι συγκρίνετε ένα άτομο που έχει διάμετρο 0,1 nm με μέγεθος μπαταρίας AAA που έχει διάμετρο 1 cm. Μετατρέποντας και τις δύο μονάδες σε μετρητές και χρησιμοποιώντας επιστημονική σημειογραφία, εκφράστε τις μετρήσεις ως 10^-10 μ και 10^-1 m, αντίστοιχα. Για να βρείτε τη διαφορά στις τάξεις μεγέθους, αφαιρέστε τον εκθέτη -10 από τον εκθέτη -1. Η τάξη μεγέθους είναι -9, επομένως η διάμετρος του ατόμου είναι εννέα τάξεις μεγέθους μικρότερη από την μπαταρία. Με άλλα λόγια, ένα δισεκατομμύριο άτομα θα μπορούσαν να ευθυγραμμιστούν κατά μήκος της διαμέτρου της μπαταρίας.

Το πάχος ενός φύλλου χαρτιού είναι περίπου 100.000 νανόμετρα ή 105 nm. Ένα φύλλο χαρτιού είναι περίπου έξι τάξεις μεγέθους παχύτερο από ένα άτομο. Σε αυτό το παράδειγμα, μια στοίβα 1.000.000 ατόμων θα έχει το ίδιο πάχος με το φύλλο χαρτιού.

Χρησιμοποιώντας αλουμίνιο ως συγκεκριμένο παράδειγμα, ένα άτομο αλουμινίου έχει διάμετρο περίπου 0,18 nm σε σύγκριση με μια δεκάρα που έχει διάμετρο περίπου 18 mm. Η διάμετρος του δεκάρα είναι οκτώ τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από το άτομο αλουμινίου.

Για προοπτική, συγκρίνετε τις μάζες δύο αντικειμένων που μπορούν να παρατηρηθούν χωρίς μικροσκόπιο και διαχωρίζονται επίσης από διάφορες τάξεις μεγέθους, όπως η μάζα μιας γαλάζιας φάλαινας και μιας μέλισσας. Μια μπλε φάλαινα ζυγίζει περίπου 100 μετρικούς τόνους ή 10⁸ γραμμάρια. Μια μέλισσα ζυγίζει περίπου 100 mg ή 10^-1 σολ. Η φάλαινα είναι εννέα τάξεις μεγέθους πιο μαζική από τη μέλισσα. Ένα δισεκατομμύριο μέλισσες έχουν περίπου την ίδια μάζα με μια μπλε φάλαινα.