Når man sammenligner atomer med større gjenstander - med stor forskjell i størrelse - viser størrelsesordninger hvordan man kvantifiserer størrelsesforskjellene. Størrelsesordrer lar deg sammenligne den omtrentlige verdien til et ekstremt lite objekt, for eksempel massen eller diameteren til et atom, med et mye større objekt. Du kan bestemme størrelsesorden ved hjelp av vitenskapelig notasjon for å uttrykke disse målingene og kvantifisere forskjellene.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
For å sammenligne størrelsen på et stort atom med et mye mindre atom, kan du i størrelsesorden ordne størrelsesforskjellene. Vitenskapelige notasjoner hjelper deg med å uttrykke disse målingene og tilordne en verdi til forskjellene.
Den lille størrelsen på atomer
Den gjennomsnittlige diameteren til et atom er 0,1 til 0,5 nanometer. En meter inneholder 1.000.000.000 nanometer. Mindre enheter, som centimeter og millimeter, som vanligvis brukes til å måle små gjenstander som kan passe i hånden din, er fortsatt mye større enn et nanometer. For å bære dette videre er det 1.000.000 nanometer i en millimeter og 10.000.000 nanometer i en centimeter. Forskere måler noen ganger atomer i ansgtoms, en enhet som tilsvarer 10 nanometer. Størrelsesområdet for atomer er 1 til 5 Ångstrøm. Én angstrøm er lik 1 / 10.000.000 eller 0.0000000001 m.
Enheter og skala
Det metriske systemet gjør det enkelt å konvertere mellom enheter fordi det er basert på krefter på 10. Hver kraft på 10 er lik en størrelsesorden. Noen av de vanligste enhetene for måling av lengde eller avstand inkluderer:
- Kilometer = 1000 m = 103 m
- Meter = 1 m = 101 m
- Centimeter = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
- Millimeter = 1/1000 m = 0,001 m = 10-3 m
- Mikrometer = 1 / 1.000.000 m = 0.000001 m = 10-6 m
- Nanometer = 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
Powers of 10 og Scientific Notation
Uttrykke krefter på 10 ved hjelp av vitenskapelig notasjon, der et tall, for eksempel a, multipliseres med 10 reist med en eksponent, n. Vitenskapelig notasjon bruker eksponentielle krefter på 10, der eksponenten er et helt tall som representerer antall nuller eller desimaler i en verdi, for eksempel: a x 10n
Eksponenten gjør store tall med en lang serie med nuller eller små tall med mange desimaler mye mer håndterlig. Etter å ha målt to gjenstander med veldig forskjellige størrelser med samme enhet, uttrykk målingene i vitenskapelig notasjon for å gjøre det lettere å sammenligne dem ved å bestemme størrelsesorden mellom de to tall. Beregn størrelsesorden mellom to verdier ved å trekke forskjellen mellom de to eksponentene.
For eksempel måler diameteren på et saltkorn 1 mm og en baseball måler 10 cm. Når du konverterer til meter og uttrykkes i vitenskapelig notasjon, kan du enkelt sammenligne målingene. Saltkornet måler 1 x 10-3 m og baseball måler 1 x 10-1 m. Å trekke -1 fra -3 gir en størrelsesorden -2. Saltkornet er to størrelsesordener mindre enn baseball.
Sammenligning av atomer med større objekter
Å sammenligne størrelsen på et atom med objekter som er store nok til å se uten et mikroskop krever mye større størrelsesordener. Anta at du sammenligner et atom som har en diameter på 0,1 nm med et størrelse AAA-batteri som har en diameter på 1 cm. Konvertere begge enhetene til meter og bruke vitenskapelig notasjon, uttrykk målingene som 10-10 m og 10-1 m, henholdsvis. For å finne forskjellen i størrelsesorden, trekker du eksponenten -10 fra eksponenten -1. Størrelsesrekkefølgen er -9, så atomets diameter er ni størrelsesordener mindre enn batteriet. Med andre ord kan en milliard atomer stille seg opp over batteriets diameter.
Tykkelsen på et ark er omtrent 100.000 nm eller 105 nm. Et papirark er omtrent seks størrelsesordener tykkere enn et atom. I dette eksemplet vil en bunke med 1 000 000 atomer ha samme tykkelse som papirark.
Ved å bruke aluminium som et spesifikt eksempel, har et aluminiumatom en diameter på omtrent 0,18 nm sammenlignet med en krone som har en diameter på omtrent 18 mm. Diameteren på krona er åtte størrelsesordener større enn aluminiumatomet.
Blåhvaler til honningbier
For perspektiv, sammenlign massene til to objekter som kan observeres uten mikroskop, og som også er atskilt med flere størrelsesordener, for eksempel massen til en blåhval og en honningbi. En blåhval veier omtrent 100 tonn, eller 108 gram. En honningbie veier omtrent 100 mg, eller 10-1 g. Hvalen er ni størrelsesordener mer massiv enn honningbien. En milliard honningbier har omtrent samme masse som en blåhval.