Porównując atomy z większymi obiektami – z dużą różnicą wielkości – rzędy wielkości pokazują, jak określić ilościowo różnice w rozmiarach. Rzędy wielkości pozwalają porównać przybliżoną wartość bardzo małego obiektu, takiego jak masa lub średnica atomu, z dużo większym obiektem. Możesz określić rząd wielkości za pomocą notacji naukowej, aby wyrazić te pomiary i określić ilościowo różnice.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Aby porównać rozmiar dużego atomu z dużo mniejszym atomem, rzędy wielkości pozwalają określić ilościowo różnice w rozmiarach. Notacje naukowe pomagają wyrazić te pomiary i przypisać wartość różnicom.
Mały rozmiar atomów
Średnia średnica atomu wynosi od 0,1 do 0,5 nanometra. Jeden metr zawiera 1 000 000 000 nanometrów. Mniejsze jednostki, takie jak centymetry i milimetry, zwykle używane do pomiaru małych obiektów, które mieszczą się w dłoni, są nadal znacznie większe niż nanometr. Aby to posunąć dalej, istnieje 1 000 000 nanometrów na milimetr i 10 000 000 nanometrów na centymetr. Naukowcy czasami mierzą atomy w ansgtomach, jednostkach równych 10 nanometrom. Zakres rozmiarów atomów wynosi od 1 do 5 angstremów. Jeden angstrem to 1/10 000 000 lub 0,000000001 m.
Jednostki i skala
System metryczny ułatwia konwersję między jednostkami, ponieważ opiera się na potęgach 10. Każda potęga 10 jest równa jednemu rządowi wielkości. Niektóre z bardziej powszechnych jednostek pomiaru długości lub odległości to:
- Kilometr = 1000 m = 103 m
- metr = 1 m = 101 m
- Centymetr = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
- Milimetr = 1/1000 m = 0,001 m = 10-3 m
- Mikrometr = 1/1 000 000 m = 0,000001 m = 10-6 m
- Nanometr = 1/1 000 000 000 m = 0,000000001 m = 10-9 m
- Angstrem = 1/10 000 000 000 m = 0,000000000001 m = 10-10 m
Potęgi 10 i notacja naukowa
Wyraź potęgi liczby 10 za pomocą notacji naukowej, gdzie liczba, taka jak a, jest pomnożona przez 10 podniesione przez wykładnik, n. Notacja naukowa wykorzystuje potęgi wykładnicze liczby 10, gdzie wykładnik jest liczbą całkowitą reprezentującą liczbę zer lub miejsc dziesiętnych w wartości, na przykład: ax 10n
Wykładnik sprawia, że duże liczby z długimi seriami zer lub małe liczby z wieloma miejscami dziesiętnymi są znacznie łatwiejsze do opanowania. Po zmierzeniu dwóch obiektów o bardzo różnych rozmiarach za pomocą tej samej jednostki, wyrazić pomiary w notacja naukowa, aby ułatwić ich porównywanie, określając rząd wielkości między nimi liczby. Oblicz rząd wielkości między dwiema wartościami, odejmując różnicę między jej dwoma wykładnikami.
Na przykład średnica ziarenka soli mierzy 1 mm, a piłka baseballowa mierzy 10 cm. Po przeliczeniu na metry i wyrażeniu w notacji naukowej możesz łatwo porównać pomiary. Ziarnko soli mierzy 1 x 10-3 m, a piłka mierzy 1 x 10-1 m. Odjęcie -1 od -3 daje rząd wielkości równy -2. Ziarnko soli jest o dwa rzędy wielkości mniejsze niż piłka baseballowa.
Porównywanie atomów z większymi obiektami
Porównanie wielkości atomu z obiektami wystarczająco dużymi, aby można je było zobaczyć bez mikroskopu, wymaga znacznie większych rzędów wielkości. Załóżmy, że porównujesz atom o średnicy 0,1 nm z baterią AAA o średnicy 1 cm. Przeliczając obie jednostki na metry i używając notacji naukowej, wyrażaj pomiary jako 10-10 mi 10-1 m odpowiednio. Aby znaleźć różnicę w rzędach wielkości, odejmij wykładnik -10 od wykładnika -1. Rząd wielkości wynosi -9, więc średnica atomu jest o dziewięć rzędów wielkości mniejsza niż bateria. Innymi słowy, miliard atomów może ułożyć się wzdłuż średnicy baterii.
Grubość kartki papieru wynosi około 100 000 nanometrów lub 105 nm. Arkusz papieru jest o sześć rzędów wielkości grubszy od atomu. W tym przykładzie stos 1 000 000 atomów miałby taką samą grubość jak arkusz papieru.
Stosując aluminium jako konkretny przykład, atom glinu ma średnicę około 0,18 nm w porównaniu z dziesięciocentówką, która ma średnicę około 18 mm. Średnica dziesięciocentówki jest o osiem rzędów wielkości większa niż atomu aluminium.
Płetwal błękitny do pszczół miodnych
Dla perspektywy porównaj masy dwóch obiektów, które można obserwować bez mikroskopu i które również dzieli kilka rzędów wielkości, takich jak masa płetwala błękitnego i pszczoły miodnej. Płetwal błękitny waży około 100 ton metrycznych, czyli 108 gramy. Pszczoła miodna waży około 100 mg, czyli 10-1 sol. Wieloryb jest o dziewięć rzędów wielkości masywniejszy niż pszczoła miodna. Miliard pszczół miodnych ma mniej więcej taką samą masę jak płetwal błękitny.