说到电子,你可能知道构成世界万物的原子实际上是由原子核和电子组成的。那么电子的质量有多小?地球上所有电子的总质量是多少?下面讨论这两个问题。
尽管原子的质量对于我们人类来说已经是一个很小的概念,而原子内电子的质量更是小得离谱,但科学家们仍然没有找到合理的方法来计算电子的质量。 我是。 如何?
首先,你需要了解“荷质比”的概念。所以所谓的“荷质比”实际上就是带电粒子的电荷与质量的比值。对于电子来说,它们的“质荷比”是一个固定值,可以根据实验数据计算出来。
总结一下原理,电子的运动受到磁场的影响而发生偏转,所以这个过程中的“荷质比”是由电子的速度和半径决定的。由于电子的偏转与磁场强度之间存在对应关系,因此只要通过实验测量这些数据,就可以计算出电子的“质荷比”。
一旦知道了电子的“质荷比”,您所要做的就是测量电子上的电荷并计算电子的质量。如何测量电子的电荷?这导致了著名的“密立根油滴实验”。
简而言之,实验装置由两个相距一定距离的平行金属板组成,能够通过电源产生均匀的电场。金属板上有小孔,用于喷射带电的小油滴。
在该电场中,带电油滴受到向上的电场力。实验者调节电场的大小,使电场作用在油滴上的力与重力正好平衡。这样,油滴就悬浮在两块金属板之间。这样的话,通过大量的测量就可以测出带电油滴上的电荷,结果发现所有测得的电荷都是的整数倍。这个基本单位实际上是电子的电荷。
利用上述方法,科学家计算出电子的质量约为9.10956的10次方的负31次方。这是什么概念?
这样想吧。如果你有一个质量为1 克的花生,你将这个花生的质量减小到与电子相同的大小,那么如果以相同的速度收缩,地球的总质量将收缩到只有5.4 克左右。这清楚地表明电子的质量有多么小。
尽管电子的质量小得离谱,但地球上的电子数量却非常多。事实上,有一种相对简单的方法来估计地球上所有电子的总质量。首先,我们来看看照片。
这是已知元素及其同位素的质子和中子计数的散点图。 “Z”。。质子,“N”。。中子。我们看到,当原子序数小时,中子数和中子数减少。质子与中子的比例几乎总是1:1,并且随着原子序数的增加,中子的比例有所增加。
构成地球的主要元素有铁(32.1%)、氧(30.1%)、硅(15.1%)、镁(13.9%)、硫(2.9%)、镍(1.8%)、钙(1.5%) )。 是。由于这些元素的原子序数相对较小,因此中子与质子的比例被认为是1:1。然而,考虑到构成地球的其他元素,这仍然是可能的。稍微调整一下中子数的比例。再高一点计算,中子数与质子数之比估计为51:49。
另一方面,地球的电离程度极低,约为千亿分之一,因此整个地球,即地球,可以粗略地认为是一个电中性物体。电子的数量等于质子的数量。
根据上述估计,地球质量的大约51%由中子组成,其余49%的质量由质子和电子组成。科学家确定质子的质量约为1.6726乘以10的负27公斤。简单计算一下,质子的质量约为电子的1836倍。也就是说,在剩下的49%的质量中,电子的质量约占1/1837。
地球的质量已知,约为5.965 乘以10 的24 次方。据此,我们可以计算出地球上所有电子的总质量约为1.59乘以10的21次方。这是1590亿吨。相比之下,地球表面的水量约为130亿吨。当然,这只是一个粗略的估计,所以不要太当真。
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