როგორ შევადაროთ ატომის ზომა

ატომების უფრო დიდ ობიექტებთან შედარებისას - დიდი ზომის უთანასწორობა - სიდიდის ბრძანებები გვიჩვენებს, თუ როგორ ხდება ზომის განსხვავების რაოდენობრივი განსაზღვრა. სიდიდის ბრძანებები საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ უკიდურესად მცირე ზომის ობიექტის, მაგალითად, ატომის მასა ან დიამეტრი, სავარაუდო მნიშვნელობა გაცილებით დიდ ობიექტს. შეგიძლიათ განსაზღვროთ სიდიდის თანმიმდევრობა სამეცნიერო აღნიშვნის გამოყენებით ამ გაზომვების გამოსახატავად და განსხვავებების რაოდენობრივი დასადგენად.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

დიდი ატომის ზომის გაცილებით მცირე ატომის შედარების მიზნით, სიდიდის ბრძანებები საშუალებას გაძლევთ რაოდენობრივად დააზუსტოთ ზომის სხვაობები. სამეცნიერო აღნიშვნები დაგეხმარებათ ამ გაზომვების გამოხატვაში და მიანიჭოთ მნიშვნელობა განსხვავებებს.

ატომის საშუალო დიამეტრია 0,1-დან 0,5 ნანომეტრი. ერთი მეტრი შეიცავს 1 000 000 000 ნანომეტრს. მცირე ზომის ერთეულები, როგორიცაა სანტიმეტრი და მილიმეტრი, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება მცირე ზომის საგნების გასაზომად, რომლებიც თქვენს ხელშია, მაინც ნანომეტრზე ბევრად აღემატება. ამის შემდგომი განსახორციელებლად, არსებობს 1,000,000 ნანომეტრი მილიმეტრში და 10,000,000 ნანომეტრი სანტიმეტრში. მკვლევარები ზოგჯერ ატომებს ზომავს ანგოგტომებში, ერთეული, რომელიც უდრის 10 ნანოტრს. ატომების ზომის დიაპაზონია 1-დან 5 ანგსტრომამდე. ერთი ანგსტრომი უდრის 1 / 10,000,000 ან 0,0000000001 მ.

მეტრული სისტემა აადვილებს ერთეულებს შორის გადაკეთებას, რადგან იგი ეფუძნება 10 – ის სიმძლავრეს. 10-ის თითოეული სიმძლავრე ერთი სიდიდის ტოლია. სიგრძის ან მანძილის გაზომვის რამდენიმე უფრო გავრცელებული ერთეული მოიცავს:

• კილომეტრი = 1000 მ = 103 მ
•  მეტრი = 1 მ = 101 მ
•  სანტიმეტრი = 1/100 მ = 0,01 მ = 10-2 მ
•  მილიმეტრი = 1/1000 მ = 0,001 მ = 10-3 მ
•  მიკრომეტრი = 1/1 000 000 მ = 0,000001 მ = 10-6 მ
•  ნანომეტრი = 1 / 1,000,000,000 მ = 0,000000001 მ = 10-9 მ
•  ანგსტრომი = 1 / 10,000,000,000 მ = 0,00000000001 მ = 10-10 მ

10 – ის სიმძლავრის გამოხატვა სამეცნიერო აღნიშვნის გამოყენებით, სადაც რიცხვი, მაგალითად a, გამრავლებულია 10 – ზე, აამაღლა მაჩვენებლით, n. სამეცნიერო აღნიშვნა იყენებს 10 – ის ექსპონენციალურ ძალებს, სადაც ექსპონენტი არის მთელი რიცხვი, რომელიც წარმოადგენს ნულის ან ათწილადი პუნქტების რაოდენობას, მაგალითად: a x 10n

ექსპონენტი ქმნის დიდ რიცხვებს ნულების გრძელი სერიით ან მცირე რიცხვებით, რომელთა მრავალი ათწილადაა ბევრად უფრო მართვადი. ერთი და იგივე ერთეულით ძალზე განსხვავებული ზომის ორი ობიექტის გაზომვის შემდეგ გამოხატეთ გაზომვები სამეცნიერო აღნიშვნა, რათა გაადვილდეს მათი შედარება ორს შორის სიდიდის რიგის განსაზღვრის გზით რიცხვები გამოთვალეთ სიდიდის რიგი ორ მნიშვნელობას შორის მისი ორი ექსპონატის სხვაობის გამოკლებით.

მაგალითად, მარილის მარცვლის დიამეტრი 1 მმ, ბეისბოლის ზომა კი 10 სმ. როდესაც გადაკეთებულია მეტრზე და გამოიხატება სამეცნიერო აღნიშვნით, მარტივად შეგიძლია შეადარო გაზომვები. მარილის მარცვლის ზომაა 1 x 10^-3 მ და ბეისბოლის ზომებია 1 x 10^-1 მ -3-დან -1-ის გამოკლებით ხდება სიდიდის -2-ის რიგითობა. მარილის მარცვალი ორი ბრძანებით ნაკლებია ბეისბოლის ზომაზე.

ატომის ზომის შედარება საკმარისად დიდ ობიექტებთან, რომ მიკროსკოპის გარეშე დაინახონ, მოითხოვს სიდიდის ბევრად უფრო დიდ ბრძანებებს. დავუშვათ, თქვენ შეადარებთ 0,1 ნმ დიამეტრის ატომს და AAA ბატარეის ზომას, რომლის დიამეტრი 1 სმ-ია. ორივე ერთეულის მეტრზე გადაყვანა და სამეცნიერო აღნიშვნის გამოყენება, გაზომვები გამოხატეთ 10-ით^-10 მ და 10^-1 მ, შესაბამისად. სიდიდის ბრძანებებში სხვაობის დასადგენად, -1-ის მაჩვენებელს გამოაკელით -10 მაჩვენებელი. სიდიდის ბრძანებაა -9, ამიტომ ატომის დიამეტრი ცხრა რიგის სიდიდისაა ბატარეაზე ნაკლები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთ მილიარდ ატომს შეეძლო ბატარეის დიამეტრით მოპირკეთება.

ფურცლის სისქე დაახლოებით 100,000 ნანომეტრია ან 105 ნმ. ფურცლის ფურცელი დაახლოებით ექვსი შეკვეთის ზომით არის სქელი ვიდრე ატომი. ამ მაგალითში, 1,000,000 ატომური სტეკი ისეთივე სისქე იქნება, როგორც ქაღალდის ფურცელი.

ალუმინის, როგორც სპეციფიკური მაგალითის გამოყენებით, ალუმინის ატომის დიამეტრი დაახლოებით 0.18 ნმ-ია, შედარებით დიმეტის, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 18 მმ-ია. დიმეტის დიამეტრი სიდიდის რვა რიგისაა, ვიდრე ალუმინის ატომი.

პერსპექტივისთვის შეადარეთ ორი ობიექტის მასა, რომელთა დაკვირვება შეიძლება მიკროსკოპის გარეშე და ასევე გამოყოფილია რამდენიმე რიგის სიდიდით, მაგალითად, ლურჯი ვეშაპისა და თაფლის ფუტკრის მასა. ლურჯი ვეშაპის წონა დაახლოებით 100 მეტრი ტონაა, ანუ 10⁸ გრამი თაფლის ფუტკრის წონა დაახლოებით 100 მგ, ანუ 10-ია^-1 გ ვეშაპის ცხრა ბრძანება უფრო მასშტაბურია, ვიდრე თაფლის ფუტკარი. ერთ მილიარდ თაფლიან ფუტკარს დაახლოებით იგივე მასა აქვს, როგორც ერთი ლურჯი ვეშაპი.