İçerik
Proton kütlesini bulmanın üç yolu teoriden, atom molar kütlesinden hesaplama ve elektronlarla yük / kütle karşılaştırmalarını içerir. Hangi proton kütlesinin "olması gerektiğini" bulmak için teoriyi kullanmak, yalnızca bu alandaki uzmanlar için gerçekçidir. Ücret / kütle ve mol kütlesi hesaplamaları lisans ve ortaokul seviyelerinde yapılabilir.
Proton kütlesini kuantum ve görelilik teorilerinden türetir. Protonlar iç yapıya sahiptir - çekici güçler (tutkallar) tarafından tutulan üç parçacık (kuark). Naif varsayımlar her kuarka 1/3 proton kütlesi verecektir. Proton kütlesinin yaklaşık yüzde 95 ila yüzde 98'i kuark kütlesinden katkıda bulunmaz. Gerçekte, proton kütlesinin çoğu kuarklar arasındaki etkileşim enerjisinden türetilmiştir. “Kütle enerjiden kaynaklanıyor” ifadesinde bir karışıklık olması durumunda “E = mc ^ 2” yi hatırlayın.
Molar hidrojen kütlesini bilerek hesaplayın. Bir köstebek 6.022e23'e eşittir, tıpkı bir düzine 12 ya da bir çift ikie eşittir. Bir mol hidrojen atomunun (“H2” molekülleri değil) 1.0079 gram ağırlığında olduğu kabul edilebilir. Her hidrojen atomu bir proton içerir, bu yüzden bir proton molü 1.0079 g ağırlığındadır. Her bir mol 6.022 e23 birime eşit olduğundan, 6.022 e23 protonların 1.0079 gram olduğunu biliyoruz. 1.0079 g 'nin mol sayısına bölünmesi (1.0079 / 6.022e23) proton kütlesi verir: 1.6737e-24 g.
Hidrojen atomlarının proton yükünü dengelemek için bir elektrona sahip olduğuna dikkat edin. Elektron içermeyen protonlar, ya çözelti içinde ya da plazma olarak çözülmüş halde, hidrojen atomlarından çok farklıdır. Hesaplama burada durmadığından, var olan gibi davranan elektronların fiziksel saçmalığını görmezden gelebiliriz.
“Molar kütle” hesaplama yönteminin herhangi bir element ile yapılabileceğini unutmayın. Bununla birlikte, üç hata kaynağı yükseliyor. İlk olarak, hidrojen atomlarındaki protonlar bağlanmaz. Diğer elementlerde protonlar nötronlara bağlanır. Çekirdeğe bağlı protonlar, izole protonlardan daha az enerjiye (yani biraz daha az kütleye) sahiptir. İkincisi, elektron numarası ve onları görmezden gelirseniz hata artmaya başlar. Elektronların hesaplanması tüm çabayı daha karmaşık hale getirir. Son olarak, daha ağır olan elementler radyoaktifdir. Çürüme yolları, izotop varlığı, yarı ömürler vs. düşünün. Yine, hesaplama hala mümkündür, ancak olması gerekenden daha zor hale gelir.
Ücret / kütle oranları kullanın. Bu yöntem, kalibre edilmiş elektrik ve manyetik alanlara girişte parçacık eğriliğini ölçer. Eğrilik büyüklüğü, elektron kütlesine kıyasla proton kütlesini gösterir. Deneysel fikir, bir yuvarlanan topun hareketini etkilemeye benzer. Sabit bir mekanik kuvvet, ağır karpuzu (proton) düz hat hareketinden küçük ölçüde saptırır. Aynı kuvvet, hafif bir golf topunu (elektron) çok daha fazla saptırır.