Kā salīdzināt atoma izmēru

Salīdzinot atomus ar lielākiem objektiem - ar lielu izmēru atšķirību - pēc lieluma secības tiek parādīts, kā noteikt izmēru atšķirības. Lieluma pasūtījumi ļauj salīdzināt ārkārtīgi maza priekšmeta, piemēram, atoma masas vai diametra, aptuveno vērtību ar daudz lielāku objektu. Lai izteiktu šos mērījumus un kvantificētu atšķirības, varat noteikt lieluma secību, izmantojot zinātnisko pierakstu.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Lai salīdzinātu liela atoma lielumu ar daudz mazāku atomu, lieluma secības ļauj kvantificēt lieluma atšķirības. Zinātniskie apzīmējumi palīdz izteikt šos mērījumus un piešķirt vērtību atšķirībām.

Vidējais atoma diametrs ir no 0,1 līdz 0,5 nanometriem. Vienā skaitītājā ir 1 000 000 000 nanometri. Mazākas vienības, piemēram, centimetri un milimetri, ko parasti izmanto, lai izmērītu mazus priekšmetus, kas var ietilpt jūsu rokā, joprojām ir daudz lielāki par nanometru. Lai to paveiktu tālāk, milimetrā ir 1 000 000 nanometri, bet centimetrā - 10 000 000 nanometri. Pētnieki dažreiz mēra atomus ansgtomos, vienībā, kas vienāda ar 10 nanometriem. Atomu izmēru diapazons ir no 1 līdz 5 angstromiem. Viens angstroms ir vienāds ar 1/10 000 000 vai 0,0000000001 m.

Metriskā sistēma atvieglo konvertēšanu starp vienībām, jo ​​tās pamatā ir 10. Katra jauda 10 ir vienāda ar vienu lieluma pakāpi. Dažas no biežāk lietotajām vienībām garuma vai attāluma mērīšanai ietver:

• Kilometrs = 1000 m = 103 m
•  Skaitītājs = 1 m = 101 m
•  Centimetrs = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
•  Milimetrs = 1/1000 m = 0,001 m = 10-3 m
•  Mikrometrs = 1/1 000 000 m = 0,000001 m = 10-6 m
•  Nanometrs = 1/1 000 000 000 m = 0,000000001 m = 10–9 m
•  Angstroms = 1/10 000 000 000 m = 0,00000000001 m = 10-10 m

Izteikt 10 spējas, izmantojot zinātnisko pierakstu, kur skaitlis, piemēram, a, tiek reizināts ar 10, ko paaugstina ar eksponentu n. Zinātniskajā apzīmējumā tiek izmantotas 10 eksponenciālās spējas, kur eksponents ir vesels skaitlis, kas norāda vērtību nulles vai decimāldaļu skaitu, piemēram: a x 10n

Eksponents padara lielākus skaitļus ar garu nulļu sēriju vai mazus skaitļus ar daudzām zīmēm aiz komata daudz vieglāk pārvaldāmu. Pēc tam, kad esat izmērījis divus ļoti atšķirīga izmēra objektus ar vienu un to pašu vienību, izsakiet mērījumus zinātniskais apzīmējums, lai būtu vieglāk tos salīdzināt, nosakot lieluma secību starp abiem numuri. Aprēķiniet lielumu secību starp divām vērtībām, atņemot starpību starp diviem tās eksponentiem.

Piemēram, sāls grauda diametrs ir 1 mm, bet beisbola izmērs ir 10 cm. Pārrēķinot skaitītājos un izsakot zinātniskā apzīmējumā, jūs varat viegli salīdzināt mērījumus. Sāls graudiņš ir 1 x 10^-3 m un beisbola izmērs ir 1 x 10^-1 m. Atņemot -1 no -3, tiek iegūta -2 lieluma pakāpe. Sāls grauds ir par divām pakāpēm mazāks nekā beisbols.

Atoma lieluma salīdzināšanai ar objektiem, kas ir pietiekami lieli, lai redzētu bez mikroskopa, ir vajadzīgas daudz lielākas pakāpes. Pieņemsim, ka jūs salīdzināt atomu, kura diametrs ir 0,1 nm, ar AAA izmēra akumulatoru, kura diametrs ir 1 cm. Pārvēršot abas mērvienības metros un izmantojot zinātnisko pierakstu, mērījumus izsaka kā 10^-10 m un 10^-1 attiecīgi. Lai atrastu atšķirību pēc lieluma kārtām, no eksponenta -1 atņemiet eksponentu -10. Lieluma pakāpe ir -9, tāpēc atoma diametrs ir par deviņām pakāpēm mazāks nekā akumulators. Citiem vārdiem sakot, viens miljards atomu varētu izvietoties visā akumulatora diametrā.

Papīra loksnes biezums ir aptuveni 100 000 nanometri jeb 105 nm. Papīra lapa ir apmēram sešas pakāpes biezāka nekā atoms. Šajā piemērā 1 000 000 atomu kaudze būtu tāda paša biezuma kā papīra loksne.

Izmantojot alumīniju kā konkrētu piemēru, alumīnija atoma diametrs ir aptuveni 0,18 nm, salīdzinot ar dimetānnaftalīnu, kura diametrs ir aptuveni 18 mm. Dimetānnaftalīna diametrs ir par astoņām lieluma pakāpēm lielāks nekā alumīnija atoms.

Perspektīvā salīdziniet divu objektu masas, kuras var novērot bez mikroskopa un kuras arī atdala vairākas lieluma pakāpes, piemēram, zilā vaļa un medus bites masa. Zilais valis sver apmēram 100 metriskās tonnas jeb 10⁸ grami. Medus bite sver apmēram 100 mg vai 10^-1 g. Vaļa ir deviņas pakāpes masīvāka nekā medus bite. Miljardam medus bišu ir aptuveni tāda pati masa kā vienam zilajam vaļam.