Sisu
Prootoni massi leidmise kolm viisi hõlmavad arvutamist teooriast, aatomi molaarmassist ja laengu / massi võrdlust elektronidega. Teooria kasutamine prootonmassi "leidmiseks" on realistlik ainult vastava ala asjatundjatele. Laengu / massi ja molaarmassi arvutusi saab teha põhikooli ja keskkooli tasemel.
Tuletage prootonmass kvant- ja relatiivsusteooriatest. Prootonitel on sisemine struktuur - kolm osakest (kvargid), mida hoiavad koos atraktiivsed jõud (gluonid). Naiivsed eeldused annaksid igale kvarkile 1/3 prootoni massi. Ligikaudu 95 protsenti kuni 98 protsenti prootoni massist ei moodusta kvarkmass. Tõsi, enamus prootoni massist saadakse kvarkide vastastikmõju energiast. Tuletage meelde "E = mc ^ 2" juhul, kui fraas "mass on saadud energiast" on segane.
Arvutage vesiniku molaarmassi teada. Üks mool võrdub 6.022e23, samamoodi nagu kümmekond võrdub 12 või üks paar võrdub kahega. Võib võtta kui eeldada, et üks mool vesinikuaatomeid (mitte H2-molekulid) kaalub 1,0079 g. Iga vesinikuaatom sisaldab ühte prootonit, nii et üks mool prootonit kaalub 1,0079 g. Kuna iga mool võrdub 6,022e23 ühikuga, teame, et 6,022e23 prootonid kaaluvad 1,0079 grammi. 1,0079 g jagades moolarvuga (1,0079 / 6,022e23) saadakse prootonimass: 1,6737e-24 g.
Pange tähele, et vesinikuaatomitel on prootonite tasakaalustamiseks elektron. Elektronideta prootonid, kas lahustunud või plasma kujul, on vesinikuaatomitest väga erinevad. Kuna arvutamine sellega ei piirdu, võime jätta tähelepanuta füüsilise absurdi, teeseldes, et elektronid pole olemas.
Pidage meeles, et molaarmassi arvutusmeetodi saab teha mis tahes elemendiga. Kolm tõrkeallikat aga hiilivad. Esiteks ei ole vesinikuaatomite prootonid seotud. Teistes elementides on prootonid seotud neutronitega. Tuumasse ühendatud prootonitel on vähem energiat - seega veidi vähem massi - kui eraldatud prootonitel. Teiseks, elektronide arv ja viga, kui neid ignoreeritakse, hakkab summeeruma. Elektronide arvestamine muudab kogu ettevõtmise keerukamaks. Ja lõpuks on raskemad elemendid radioaktiivsed. Arvestage lagunemisteekondi, isotoopide olemasolu, poolestusaegu jne. Jällegi on arvutamine endiselt võimalik, kuid see muutub keerukamaks, kui see peaks olema.
Kasutage laadimis- / massisuhteid. Selle meetodiga mõõdetakse osakeste kumerust kalibreeritud elektriliste ja magnetväljade sisenemisel. Kõveruse suurus näitab prootonite massi võrreldes elektronide massiga. Eksperimentaalne idee sarnaneb veereva kuuli liikumise mõjutamisega. Pidev mehaaniline jõud suunab rasket arbuusi (prootonit) vähesel määral sirgjooneliselt liikuma. Sama jõud kaldub kerge golfipalli (elektron) palju rohkem kõrvale.