Περιεχόμενο
Τρεις τρόποι για να βρεθεί η μάζα πρωτονίων περιλαμβάνουν τον υπολογισμό από τη θεωρία, από την ατομική μάζα μάζας, και τις συγκρίσεις φορτίου / μάζας με ηλεκτρόνια. Χρησιμοποιώντας τη θεωρία για να βρούμε ποια μάζα πρωτονίων "πρέπει να είναι" είναι ρεαλιστική μόνο για τους ειδικούς στον τομέα. Οι υπολογισμοί φόρτισης / μάζας και μοριακής μάζας μπορούν να γίνουν σε επίπεδο προπτυχιακών και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.
Αποκτήστε μάζα πρωτονίων από κβαντικές θεωρίες και θεωρίες σχετικότητας. Τα πρωτόνια έχουν εσωτερική δομή - τρία σωματίδια (κουάρκ) που συγκρατούνται από ελκτικές δυνάμεις (γκλουόνια). Οι αφηρημένες υποθέσεις θα έδιναν σε κάθε κουάρκ 1/3 μάζας πρωτονίων. Περίπου 95 τοις εκατό έως 98 τοις εκατό της μάζας πρωτονίων δεν συνεισφέρεται από την μάζα κουάρκ. Στην πραγματικότητα, η περισσότερη μάζα πρωτονίων προέρχεται από ενέργεια αλληλεπίδρασης μεταξύ των κουάρκ. Ανάκληση "E = mc ^ 2" σε περίπτωση που υπάρχει σύγχυση σχετικά με τη φράση "η μάζα προέρχεται από την ενέργεια."
Υπολογισμός της γνωστής μοριακής μάζας υδρογόνου. Ένα mole είναι ίσο με 6.022e23, ακριβώς όπως μια δωδεκάδα ισούται με 12 ή ένα ζεύγος ισούται με δύο. Μπορούμε να λάβουμε δεδομένο ότι ένα γραμμομόριο ατόμων υδρογόνου (όχι μόρια "Η2") ζυγίζει 1,0079 g. Κάθε άτομο υδρογόνου περιέχει ένα πρωτόνιο, έτσι ένα γραμμομόριο πρωτονίων ζυγίζει 1,0079 g. Δεδομένου ότι κάθε γραμμομόριο ισούται με 6.022e23 μονάδες, γνωρίζουμε ότι τα 6.022e23 πρωτόνια ζυγίζουν 1.0079 γραμμάρια. Διαχωρίζοντας 1.0079 g ανά γραμμομόριο (1.0079 / 6.022e23) δίδει μάζα πρωτονίων: 1.6737e-24 g.
Σημειώστε ότι τα άτομα υδρογόνου έχουν ένα ηλεκτρόνιο για να εξισορροπήσει το φορτίο πρωτονίων Τα πρωτόνια χωρίς ηλεκτρόνια, είτε διαλυμένα σε διάλυμα είτε ως πλάσμα, είναι πολύ διαφορετικά από τα άτομα υδρογόνου. Δεδομένου ότι ο υπολογισμός δεν σταματά εκεί, μπορούμε να αγνοήσουμε το φυσικό παραλογισμό των υποτιθέμενων ηλεκτρονίων που δεν υπάρχουν.
Λάβετε υπόψη ότι η μέθοδος υπολογισμού "μοριακή μάζα" μπορεί να γίνει με οποιοδήποτε στοιχείο. Ωστόσο, τρεις πηγές σφαλμάτων σέρνουν. Πρώτον, τα πρωτόνια σε άτομα υδρογόνου δεν συνδέονται. Σε άλλα στοιχεία, τα πρωτόνια συνδέονται με τα νετρόνια. Τα πρωτόνια που είναι συνδεδεμένα σε έναν πυρήνα έχουν λιγότερη ενέργεια - επομένως ελαφρώς λιγότερη μάζα από τα απομονωμένα πρωτόνια. Δεύτερον, ο αριθμός ηλεκτρονίων και το σφάλμα αν αγνοηθούν, αρχίζουν να συσσωρεύονται. Η λογιστική για τα ηλεκτρόνια καθιστά την όλη προσπάθεια πιο περίπλοκη. Τέλος, τα βαρύτερα στοιχεία είναι ραδιενεργά. Εξετάστε τις διαδρομές αποσύνθεσης, την παρουσία ισότοπων, την ημιζωή, κλπ. Και πάλι, ο υπολογισμός είναι ακόμα δυνατός, αλλά γίνεται πιο δύσκολος από ό, τι πρέπει να είναι.
Χρησιμοποιήστε αναλογίες φορτίου / μάζας. Αυτή η μέθοδος μετρά την καμπυλότητα των σωματιδίων κατά την είσοδο στα βαθμονομημένα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Το μέγεθος της καμπυλότητας θα δείχνει μάζα πρωτονίων σε σύγκριση με τη μάζα ηλεκτρονίων. Η πειραματική ιδέα είναι παρόμοια με την επίδραση της κίνησης μιας κυλιόμενης σφαίρας. Μια σταθερή μηχανική δύναμη θα εκτρέψει ένα βαρύ καρπούζι (πρωτόνιο) από τη διαδρομή ευθείας γραμμής σε μικρό βαθμό. Η ίδια δύναμη θα εκτρέψει μια ελαφριά μπάλα γκολφ (ηλεκτρονίων) πολύ περισσότερο.