原子核比原子小多少,如果把原子比做地球,原子核會有多大?
原子雖然是組成元素物質的最小單位,但它裡面也是非常空曠的,如果把地球看成一個原子的話,那麼原子核通常也就相當於一個摩天大樓那麼大,電子則大約只有棒球那麼大(通常表現為電子云狀態)。
物理學家們通過觀測發現原子的大小數量級為10^-10(10的-10次方)米,但原子核大小的數量級則為10^-15(10的-15次方)米,相差5個數量級,不過這個數值也並非固定的,不同的元素的原子會有一定的幅度浮動,其原子核的浮動範圍在10^-14到10^-16米之間,我們都知道我們地球的直徑為12742公里,那麼我們取中間的數值將其減少五個數量級,就成了127.42米,其浮動幅度範圍在1274.2米和12.742米之間。
這也就是說,如果把原子體積形容為一個地球那麼大,那麼原子核的大小頂多只有直徑一公里左右,小的話僅相當於一座五層樓房,而電子的體積大概就在棒球到直徑一米的球體之間。除此之外就是虛無的,由此我們也可以看到,原子的內部空間有多麼的空曠了。
如上都是體積上面的比較,其實質量上面的比較更科學一些,通常在一個原子之中,原子核的質量會佔到99.9%,電子的質量則只有0.1%左右。那麼這樣看起來的話,其實一個原子就好像我們的太陽系一樣。
在太陽系中,太陽的質量佔到了99.86%,其他的可見物質只佔了0.14%,這幾乎就是一個標準的原子質量模型,而我們的地球只有太陽的33萬分之一,這還比不上原子核與電子的質量對比,但考慮到太陽系還有其他七大行星以及一些矮行星等,那麼質量的比例也就近似於原子核與電子的比例了,這樣來看的話,宇宙萬物中的一些現象也有相通之處呀。
看了那麼多,就是沒公式。這不起眼的問題,若按愛氏相對論與哥派量子論——無解。
以氫原子為例,計算原子、電子&質子的半徑比較簡單;但計算原子核半徑,鮮為人知。
電子半徑r(e),=電子自旋半徑電子以光速自旋,電子激發的真空場引力,按牛頓第二定律:F=mc2/r(e)...(1)
電子繞旋質子,切割質子磁力線,產生的電動勢,按庫侖定律:F=ke2/r(e)2...(2)
根據超對稱:mc2/r(e)=ke2/r(e)2,電子半徑:r(e)=ke2/mc2=2.82×10?1?m。
氫原子半徑R(e):=電子進動半徑電子繞核主控速度:v=2.2×10?m/s,即基態速度:v=αc...(3),α=1/137。
電子繞核主控動能:E=?mv2..(4),這個動能由公式(1)電子引力場供應。
電子引力場還提供電子切割質子磁力線產生電動勢:U(c)=ke2/R(e)...(5)
按超對稱:?mv2=ke2/R(e),有:R(e)=2ke2/mv2 =5.29×10?11m。
質子半徑r(p) :=質子自旋半徑質子場勢能:F=Mc2...(6)
電子切割質子引力場的磁力線,產生電磁力,即:F=ke2/r(p)...(7)
這裡有兩個必有一錯的解答:
①若質子引力勢=電荷電動勢, mc2=ke2/r(p) ...(8),有:r=ke2/mc2 =1.53×10?1?m(正確)
②若場引力=庫侖力mc2/r(p)= ke2/R(e)2...(9) 則:r(p)=R(e)2/ke2mc2=8.1×10?1?m(錯誤)
質子半徑必須比原子核半徑小三個數量級。才能保證有足夠震蕩空間。這也符合天體邏輯,中子星密度很大,半徑只有數十千米。
有人說,核子半徑0.88費米,原子核半徑為1費米,竟然幾乎相等,核子怎麼進動呢?例如,鈾238,有238個核子,難道就擠作一團么?
質子震蕩速度質子旋進的動量:p"=Mv",電子繞核的動量:p=mv,
根據動量守恆:v"=mv/M:v"=250m/s。
原子核半徑r(n):=質子震蕩半徑繆子質量:m*=1.884×10?2?kg,繆子場勢能生產e?與μ?電動勢:m*c2=ke2/r(n),
原子核半徑:r(n)=ke2/m*c2=1.36×10?1?m。
可見:原子半徑R=5.29×10?11米,原子核半徑r=1.36×10?1?米,半徑比=R/r=3.9×10?倍。
計算地球體積地球平均半徑:R"=6.4×10?米,設題目所求縮小的半徑為r",有:R"/r"=3.9×10?,
地球縮小半徑:r"=6.4×10?÷(3.9×10?)≈1.6千米。相當於三個天眼(500×3)的半徑。
小結:如果我們承認加速度定律a=v2/r,那麼,基本粒子就必有自旋半徑、進動半徑。
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原子核比原子小多少,如果把原子比做地球,原子核會有多大?
簡單的說原子內部比例實在是太浪費了,原子核和原子的比例簡直如一個體育場中央的足球,也許這個比例仍然不足以表現原子核的大小,但足以說明原子內部空間是極其浪費的!
經典的原子內部結構模型,這個模型只能表現原子核,卻無法表現原子內部的電子,因為電子的並沒有如此規矩軌道,而是以一片概率雲的模式存在!
比如像這樣才是真正的電子運動模式,你看到電子軌道了嗎?那些想像微觀世界又是一個宇宙的朋友們找找行星是這樣的模式運行的嗎?說了那麼多有的沒有的,那麼原子核的大小是多少呢?
原子差不多是原子核的10^4和10^5倍大小,地球的直徑是12742公里,那麼按圖示的尺寸比例就是127.4M和1.27KM之間,也就一座比較大的體育場大小!那麼這座體育場中間就沒有別的東西了嗎?當然還有!
原子核內部的結構,還有質子和中子,往下還有夸克!
還有上夸克下夸克,之間還有膠子!
儘管看起來原子核在原子中質量佔比的比例與太陽系中太陽的比例類似,但這兩者卻不能混為一談,本就是宏觀世界和微觀世界的區別,很多朋友卻將其無限擴大,比如宇宙是一個巨大的生物,或者說原子內部又是一個世界等等論調都是完全錯誤的!
人類對於微觀物質的認識是隨著科學理論、觀測技術的進步循序漸進。
現在我們知道一種物質的基本組成單元是分子,分子能表現出化學性質。在細分就是原子,這個時候已經不是化學領域了,而是進入了物理領域。原子再剖開,裡邊就是原子核和核外電子。而把原子核再次剖開出現的是帶正電的質子和不帶電的中子;而把中子和質子再次分開每個內步都是三個夸克。夸克是人類目前已知的最小微觀粒子了。
一般原子的主要質量集中在原子核上,而核外電子默認為是沒有質量的粒子,我們可以把它叫做輕子。雖然原子核佔據了大約99.96%的原子質量,但是體積上卻是特別小的。原子核的直徑大約在10^-15m~10^-14m之間,大約只佔原子體積的五千億分之一。那麼你可能會想電子既沒質量也沒體積那麼大空間用的過來嗎?
這個從量子力學的不確定原理出發,電子的位置是不確定的,也可以說它在原子核外的任何位置。
大家對於原子核和原子之間的大小關係可能並沒有直觀的概念,那我們來類比一下
地球的半徑大約是6000公里,如果把地球看成一個原子,那麼原子核將會多大哪?大約是一個棒球場的大小,而電子和夸克僅僅相當於一個棒球的大小。
大家都喜歡把微觀的原子結構和我們的太陽系做對比,在某些方面它們確實是非常相像的。
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原子與原子核大小相差很多,有點像我們太陽系,太陽在中間只佔那麼一小點空間,卻有半徑一光年的巨大引力場(奧爾特云為邊際),而太陽卻佔有整個太陽系質量的99.86%,所以常常有人把原子與太陽系運行打比,認為這個世界從微觀到宏觀都是一樣的。
其實微觀世界的運行與天體宏觀運行規律並不一樣,所適用的作用力也不一樣。
宏觀天體適用萬有引力,在太陽系,所有的天體都在太陽引力作用下,圍繞著太陽公轉;而現代量子力學認為,電子圍繞著原子核運行並不是經典物理學描述的那樣,在不同層級高速旋轉,而是以電子云的形式,概率的出現在環繞著原子核的靜電位勢阱中,具有波粒二象性,質子與電子相互吸引主要適用電磁相互作用力。
但原子核與原子本身所佔有的空間比例差距也是很大的,原子大小直徑約在10^-10米,原子核的直徑為10^-15~10^14米,也就是相差1萬到10萬倍。而太陽系直徑與太陽直徑之比卻相差1300多萬倍。
因此,從大小比例上來說,原子與原子核之比與太陽系還是差了兩到三個數量級的。但如果按質量比來算,原子核只是原子體積的萬億到千萬億分之一,但原子核卻佔據了整個原子質量的99.9%以上。從這一點來看,原子倒也有些太陽系的風範。
關於原子與原子核的比例,已經有過很多討論。什麼黃豆大小、花生米大小五花八門,無非是一道簡單的數學題。現在這個把原子比作地球,原子核有多大呢?這個比例一算就出來了。
原子核直徑約為原子的1萬~10萬分之一,那麼我們取一個中間值,5萬分之一吧。我們地球直徑為12756公里,如果這個原子有地球這麼大,那麼原子核就相當於一個約255米直徑的球,也就是一個體育場大小的球吧。根據原子或原子核大小差異,這個球直徑也許在128米到1276米之間。
這樣弄一下各位對原子核和原子的比例了解會更直觀了,還是更糊塗了?大家覺得有意思嗎?
就是這樣,歡迎大家討論。時空通訊原創版權,請勿侵權,謝謝合作。原子的內部是極其空曠的,原子核只佔據了原子內部體積的很小一部分,原子大小的數量級為10^-10m,而原子核大小的數量級為10^-14m~10^-15m,也就是說,原子核的直徑僅僅有原子直徑的萬分之一。
原子核位於原子的核心部分,由質子和中子兩種核子組成。原子核外是高速運動的電子,這些電子圍繞中心的原子核運動,原子核的大小主要是由最外層電子層的大小決定的,所以原子的內部空間幾乎都是空的,但是卻會被電子佔據。
原子核集中了原子的大部分質量,超過99.6%的質量都集中在原子核上,但是原子核體積卻不大,原子核的體積僅有原子的一萬億分之一。如果把原子比作地球的話,地球的平均半徑為6371千米,直徑約為1.2萬公里,那麼原子核的直徑僅僅有1.2公里,實在是微不足道。
原子的組成方式和太陽系有著類似之處,在太陽系中,太陽的質量佔到了99.86%,地球的質量僅僅有太陽的33萬分之一,甚至還比不上電子與原子核的質量比。記得初中的課本上是這麼描述的:如果把原子看做是一個標準的棒球場的話,那麼原子核就好比是一隻趴在場中央的螞蟻。可見對比之懸殊。
原子核的密度也是很大的,其密度為10^17Kg/m3,也就是說一立方米的體積可以裝得下質量為一百萬億噸的原子核,這也就是為什麼中子星的密度如此之大的原因了。謝謝邀請!
原子大小數量級10^(-10)m,原子核大小數量級10^(-15)m,相差5個數量級。如果把原子比做地球,因為地球半徑大約6400㎞,原子核半徑就是64米,其圓的面積相當於一個足球場的大小。按照標準模型,原子核的體積占原子體積的二千億分之一。如果把原子比作地球,原子核會有多大?我們來算一下。
坐地日行八萬里,地球周長大約有八萬里,半徑6378公里,體積為1.08x10^12千米3,那麼它的二千億分之一為1.08x10^12x5x10^-12=5.4千米3=5.4x10^9米3,即54億立方米。這是個什麼概念?黃河的年徑流水量為580億立方米,54億立方米相當於黃河一個多月的流水量。換一種說法,因為5.4x10^9≈5120x3.14x10002/3,所以54億立方米就相當於一座方圓1公里、高5.1公里的一座山。這就是本題的答案。
直接先例一組數據做個比較吧:
原子核直徑級別:10^-15米
原子直徑級別:0.1nm,即10^-10m
也就是說,原子和原子核的半徑比為:10萬:1。
假如原子是地球,地球半徑是6371000米,則原子核半徑:63.71米,大概是22層樓的高度。
這麼比較下來,原子核相對於原子的體積基本上可以忽略不計。而電子的大小還要小於原子核,所以整個原子看上去都是空蕩蕩的,只有幾個小「球球」填充在裡面。
這點很類似於太陽系的構成,整個太陽系巨大無比,幾個星球在空蕩蕩的太陽系裡面運行,當然,太陽和木星的個頭有點過於大了。所以說太陽系是一個巨大的「原子」,也是正確的。而說銀河系是有原子組成的分子,似乎也說的過去。
平常我們所說的原子是由原子核和電子組成的,電子圍繞著原子核運動。
原子核是原子體積的幾千億分之一,直徑約為1E-14米到1E-15米,原子直徑約為1E-10米,原子核直徑是原子直徑的萬分之一到十萬分之一,原子核到電子的距離是原子核直徑的五千倍到一萬倍以上。
假如我們把原子放大到地球那麼大的話,那麼原子核也就相當於一個十幾平方的屋子那麼大。在原子核的空間裡面,濃縮了原子99.96%以上的原子質量,圍繞著原子核運動的電子質量小到幾乎可以忽略。我大家都知道所有的物質都是經由原子所構成,但是我們大家每天所觸摸到的物體卻不是原子,而是原子核與電子層的斥力。
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