编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 08:20:36
电子如果堆在一起的体积很可能是和一只蚂蚁的体积差不多,但是蚂蚁的体积比较电子堆来说切实其实便是大如宇宙一样平常。
那么电子的数量又有多少呢?
电子虽然体积非常眇小,但数量却是海量的。
地球上所有的电子的数量堆在一起大概形成一个什么水平呢?
所有电子的数量。电子是组成原子构造的最小单位,电子非常的小,小到没有一种仪器能够丈量得到电子的直径,科学家们只是根据电子的性子和行为研究推断出电子的半径在10^(-22)米旁边。
那么打算电子的体积,个中一个不失落为好的方法便是直接将电子的形状算作一个大略的球体,这样对电子的体积进行估算就能得出一个相对准确的估算结果,当然也便于打算。
求球体的体积的公式为: v = 4/3 r^3。
个中v为球体的体积,单位是立方米;
r为球体的半径,单位是米;
是圆周长与圆的直径的比值,即是3.14。
联立求出电子的体积,我们便能够得到电子的体历年夜小。
电子的体积如下: v = 4/3 3.14 (10^(-22))^3。
v = 4.2 10^(-66) 立方米。
接下来便是打算地球上所有的电子的数量了,地球上所有的电子的数量都是通过估算和推算得出来的。
每个原子构造中都有电子,个中轻元素的原子中电子的数量和质子的数量是差不多的,但是随着原子序数的增加,原子中的电子的数量会多于质子的数量。
那么我们就用质子的数量来估算地球上所有电子的数量。
地球上所有原子的数量在10^47数量级的数量,这个数量相比拟较好影象,那么我们就以10^47作为地球上所有电子数量的估算依据。
一个原子中的电子的数量约为1,那么地球上所有的电子的数量便会是10^47。
那么我们打算地球上所有电子的体历年夜小,如果采取电子的体历年夜小直接打算,那么打算量将非常大,以是我们可以采取大略的立方堆积模式进行建模打算。
一个立方体中有n个边长相同的小立方体,小立方体的边长可以由主立方体的体积和小立方体的体积之比推出,即小立方体的体积为: v = N^(1/3) V。
个中v为小立方体的体积,N为小立方体的数量,V为大立方体的体积。
这样我们可以非常大略的打算出地球上所有电子霸占的体积的大小,我们可以利用上面已经打算出的电子的体积作为小立方体的体积,N为地球上所有电子的数量,V便是电子霸占的体积。
我们可以通过这种办法打算地球上所有电子霸占的体历年夜小: V = N^(1/3) v。
将N、v带入公式打算出地球上所有电子霸占的体历年夜小。
V = 10^(47/3) 4.2 10^(-66)。
V = 7.56 10^(-13) 立方米。
末了我们将电子堆积的体积与蚂蚁进行比较。
目前为止在已知的生物中,地球上体型最小的生物是一种贼蚁,它的体历年夜约为5 10^(-10) 立方米。
那么电子堆积的体积至少大于贼蚁的体积,再回到最初的问题,电子堆起来的体积和蚂蚁比较还真的是微不足道,蚂蚁的体积是电子堆积的体积的300多倍。
那么地球上所有的电子的体积该当还差不多是多个蚂蚁的体历年夜小。
电子堆积。
然而问题并没有就此结束,地球上所有的电子的数量与体积的估算也没有绝对的准确,由于科学家们对地球上的物质构造并不是非常的理解,有些地方还没有人到达,因此也就没有人去统计那里的物质构造。
这提醒我们对科学事物进行研究和探索的同时,也会对科学事物产生一些疑惑,也让我们意识到尚未被我们人类探索到的领域非常有可能会对我们已知的领域产生影响和颠覆。
电子虽小,但其数量之多也能够产生巨大的影响,乃至可以说电子的数量是地球上最多的,并且在构成物质上扮演着非常主要的角色。
以是,我们在进行一些决定的时候,我们千万不能小觑某些事物的主要性。
下一个问题便是:如果组装所有电子并让它们排成整洁的几何体存放,可以让存放空间最小的存放方案是什么。
在普通的三维空间中,组装格子最方便的是将小球组成的大略立方堆积起来存放。
那么电子沿照着这种办法存放起来的空间会是比较小的。
这个问题我们同样可以采取上面说的,小立方体体积为电子体积,大立方体体积为地球上所有的电子的体积,然后推算出存放单位体积要利用边长的空间大小。
V = n^(1/3) v
V = 1.45 10^(-12) 立方米
n = 10^23
大立方体体积为1.45 10^(-12) 立方米,则小立方体的体积为一个整数的立方,经由验证N=19,则小立方体的体积为1.56 10^(-13) 立方米。
再回代创造总结缺点,由于当三次方运算过后,电子的体积要比1.56 10^(-13) 立方米要更小,那么小立方体中的电子的数量也就会更多,因此导致数值大于10^23,因此有这样的缺点。
下面将电子按照大略立方堆积模式进行存放可以得知: N=19。
也便是说电子按照大略立方堆积模式存放必须要用一个边长为N的正方形来存放电子,由于我们已经得知电子堆积的体历年夜小,那么正方形的边终年夜小便可直接推算出来,即正方形的边长为N 10^(-22)米,N=19,那么正方形的边长为19 10^(-22) 米。
结论。电子末了堆积成了一个正方形,并且边终年夜小是19 10^(-22) 米,这个长度同样是非常的小,既然已经知道正方形的边长,那我们再对电子堆积的体积进行估量自然便是重复造轮子了。
通过打算,我们得知地球上所有的电子按照大略立方堆积模式堆积起来的体历年夜小大概是7.56 10^(-13) 立方米,这个体积的大小同样也是非常眇小的。
电子虽小,但其数量之多同样也是我们不能忽略的,地球上所有的电子的数量大约为1.8 10^51。
当然,这些电子的体历年夜小和数量估算值更多的是给人们一个科普的大致观点,以及帮助我们更好的认识电子的眇小尺寸,而这些电子的体历年夜小和数量估计也只是在一定条件下进行的估计,详细的数量具有随机性和不愿定性。
结语蚂蚁的体积虽然和电子堆积的体积不相上下,但蚂蚁的数量和体积都是相称可不雅观的,蚂蚁在地质中的总重量都可以和人类的总重量进行媲美,且蚂蚁在很多方面都有很惊人的特性。
不同的生物在不同的方面都有自己的上风和特点,我们只须要学会欣赏和研究,并且希望我们可以在这统统的浩瀚生物中找到更多的知识和灵感。
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