原子核比原子小多少,如果把原子比做地球,原子核會有多大?

遺忘的舊時光


原子的內部是極其空曠的,原子核只佔據了原子內部體積的很小一部分,原子大小的數量級為10^-10m,而原子核大小的數量級為10^-14m~10^-15m,也就是說,原子核的直徑僅僅有原子直徑的萬分之一。


原子核位於原子的核心部分,由質子和中子兩種核子組成。原子核外是高速運動的電子,這些電子圍繞中心的原子核運動,原子核的大小主要是由最外層電子層的大小決定的,所以原子的內部空間幾乎都是空的,但是卻會被電子佔據。

原子核集中了原子的大部分質量,超過99.6%的質量都集中在原子核上,但是原子核體積卻不大,原子核的體積僅有原子的一萬億分之一。如果把原子比作地球的話,地球的平均半徑為6371千米,直徑約為1.2萬公里,那麼原子核的直徑僅僅有1.2公里,實在是微不足道。


原子的組成方式和太陽系有著類似之處,在太陽系中,太陽的質量佔到了99.86%,地球的質量僅僅有太陽的33萬分之一,甚至還比不上電子與原子核的質量比。記得初中的課本上是這麼描述的:如果把原子看做是一個標準的棒球場的話,那麼原子核就好比是一隻趴在場中央的螞蟻。可見對比之懸殊。

原子核的密度也是很大的,其密度為10^17Kg/m³,也就是說一立方米的體積可以裝得下質量為一百萬億噸的原子核,這也就是為什麼中子星的密度如此之大的原因了。


鏡像宇宙


原子大體上是空曠的,要是把原子比作地球的大小,已知地球的直徑約1.2萬千米,原子核的直徑大約是原子直徑的萬分之一,那麼類比於地球大小的原子原子核直徑約1千米

在19世紀末,科學家已經普遍認同了原子是最小的物質組成單位。但劍橋大學的JJ湯姆孫率先發現了電子,表明原子是由更小的粒子組成的。他的學生盧瑟福通過阿爾法粒子散射實驗證明了,原子的正電荷都聚集在一個體積極小而質量很大的核心上,這就是原子核。

原子的大小在10^-10米,也就是1埃,而原子核尺度大約是原子的萬分之一,在10^-15至10^-14米左右。原子中電子的質量相比下微乎其微,電子分佈在遠離原子核的空曠空間裡。原子中的全部正電荷和99.9%的質量都集中在原子核上,而後續繼續發展的核物理學研究發現,這小小的原子核卻蘊含著巨大的能量。


量子實驗室


原子雖然是組成元素物質的最小單位,但它裡面也是非常空曠的,如果把地球看成一個原子的話,那麼原子核通常也就相當於一個摩天大樓那麼大,電子則大約只有棒球那麼大(通常表現為電子雲狀態)。



物理學家們通過觀測發現原子的大小數量級為10^-10(10的-10次方)米,但原子核大小的數量級則為10^-15(10的-15次方)米,相差5個數量級,不過這個數值也並非固定的,不同的元素的原子會有一定的幅度浮動,其原子核的浮動範圍在10^-14到10^-16米之間,我們都知道我們地球的直徑為12742公里,那麼我們取中間的數值將其減少五個數量級,就成了127.42米,其浮動幅度範圍在1274.2米和12.742米之間。


這也就是說,如果把原子體積形容為一個地球那麼大,那麼原子核的大小頂多只有直徑一公里左右,小的話僅相當於一座五層樓房,而電子的體積大概就在棒球到直徑一米的球體之間。除此之外就是虛無的,由此我們也可以看到,原子的內部空間有多麼的空曠了。

如上都是體積上面的比較,其實質量上面的比較更科學一些,通常在一個原子之中,原子核的質量會佔到99.9%,電子的質量則只有0.1%左右。那麼這樣看起來的話,其實一個原子就好像我們的太陽系一樣。



在太陽系中,太陽的質量佔到了99.86%,其他的可見物質只佔了0.14%,這幾乎就是一個標準的原子質量模型,而我們的地球只有太陽的33萬分之一,這還比不上原子核與電子的質量對比,但考慮到太陽系還有其他七大行星以及一些矮行星等,那麼質量的比例也就近似於原子核與電子的比例了,這樣來看的話,宇宙萬物中的一些現象也有相通之處呀。


科普大世界


大部分人都知道原子由原子核與核外電子構成,而且原子核的質量佔了整個原子的大多數,但具體原子核在原子中有多大,和整個原子比較又如何這確實不容易想象!

原子模型的發展過程

其實問這樣的問題並沒有什麼顯的沒文化這一說,因為回頭看看物理學史許多科學家在這個問題上也是“摸不著頭腦”。


關於原子內部到底是什麼樣的情況,科學家曾提出了多個模型,最早的道爾頓模型認為原子就是一個實心球!連原子核的概念都沒有,就不用討論這個問題了。


緊接著湯姆孫模型出現電子也終被發現,這種模型認為原子是球形膠凍狀。而且電子與原子核的分佈實在看不懂、、、。而在盧瑟福模型出現後才有了在原子中心,有一個帶正電的、體積很小的,幾乎集中了全部原子質量的原子核的概念。



隨後他的學生進一步將其完善形成了現在我們中學物理所學的波爾模型


現代理論又進一步對原子模型進行優化,提出了—電子雲模型!

原子核與整個原子相比

接下來我們的討論就建立在電子雲模型的基礎上!據現代研究表明原子核的體積極小!直徑只有10^-15m~10^-14m,只佔原子體積的幾千億分之一!但是它的質量卻不容忽視,它佔了99.96%以上原子的質量,可以說是個頭雖小但有乾貨呀!


並且原子核的密度也極大,10^17kg/m3相當於一立方米可以裝下一百萬億噸的原子核!!!其實也能想象畢竟是強相互作用將其“壓”到一塊的!


說了這些數據你會發現它與太陽在太陽系的情況十分相似,太陽也佔太陽系總體質量的99.86%。所以如果真的要按比例放大縮小的話,原子核在原子的情況就相當於太陽在太陽系的情況!相當於整個大體育館中的一顆彈珠!(可能還要小)


你還有哪些形象的比喻,評論留言讓大家看見你的想法!!


科學認識論


對於原子而言,原子核之外還有電子,原子核要比原子小得多。不同的元素,包含了不同的質子、中子和電子,所以它們的大小也是不一樣的。另外,原子的半徑依據不同的定義,比如玻爾半徑、範德華半徑,也有不同的大小。下面以氫原子為例做個簡單說明。

氫原子的玻爾半徑約為5.3×10^-11米,即0.053納米。氫原子核(即質子)的半徑約為8.8×10^-16米,即0.88飛米。對比可知,氫原子的玻爾半徑大約是原子核半徑的6萬倍。

假如氫原子大如半徑約為6400公里的地球,那麼,原子核的半徑也只有107米,這個長度相當於35層樓的高度。如果在遠處用肉眼看地球,比如在400公里外的太空中,根本就看不到放大後的原子核。要知道,即便是海拔超過8.8公里的珠穆朗瑪峰在太空中看起來也只是地球上的一塊小疙瘩。

雖然原子核相比原子的尺度要小得多,但由於質子和中子的質量高達電子質量的1800多倍,所以原子的質量幾乎全都集中在原子核上。以氫為例,氫原子核的質量佔到了氫原子總質量的99.95%。


火星一號



平常我們所說的原子是由原子核和電子組成的,電子圍繞著原子核運動。

原子核是原子體積的幾千億分之一,直徑約為1E-14米到1E-15米,原子直徑約為1E-10米,原子核直徑是原子直徑的萬分之一到十萬分之一,原子核到電子的距離是原子核直徑的五千倍到一萬倍以上。


假如我們把原子放大到地球那麼大的話,那麼原子核也就相當於一個十幾平方的屋子那麼大。在原子核的空間裡面,濃縮了原子99.96%以上的原子質量,圍繞著原子核運動的電子質量小到幾乎可以忽略。

我大家都知道所有的物質都是經由原子所構成,但是我們大家每天所觸摸到的物體卻不是原子,而是原子核與電子層的斥力。


拉拉酋長


謝謝悟空。題主這個問法比較有個性,與眾不同,不過這種問法不太好,為什麼呢?因為地球太大,我們無法想象地球有多大,所以比較起來沒有一個感性上的認知。





我們通常會打這樣的比方,比方原子有北京的鳥巢體育館那麼大,那麼原子核有多大呢?原子核就相當於體育館中間操場上放置的一個鉛球那麼大。這樣的比方呢,我感覺比題主的比方更容易讓人感知原子與原子核的大小比例關係。



原子和分子直徑的數量級為10的-10次方,而原子核的直徑數量級為10的-15次方。數量級上原子是原子核的10萬倍。而電子的質量與體積非常的小,因此原子內部是非常空曠的。電子繞著原子核高速的旋轉,但是沒有固定的軌道,只有統計方面的規律,例如在某個區域出現的頻率比較高,就表現為不同的電子雲,原子也就對應表現為不同的能級。





(氫原子電子雲)

當然我的認識還比較淺薄,歡迎大家批評指正,謝謝。


中學物理教師平哥


原子由原子核及核外電子組成,原子內部空間極其空曠,原子核體積只佔原子總體積的千億分之一,但大量的質量99%的質量集中在了原子核上。

原子核由質子與中子構成,強核力使它們牢牢的“捆綁”在一起,密度極大,達到了10^17kg/m^3,這是什麼概念呢?

1m^3的空間如果全部用來裝原子核的話,可以裝10^17kg這麼多,也就是一百萬億噸,由此可以知道,中子星上的物質為啥都那麼重了吧。

原子的直徑的數量級大約在10^(-10)m,原子核的直徑在10^(-15)m。

地球的直徑是12742千米,簡單的計算就可以知道,將原子比作地球模樣,那麼原子核的大小就像是一個半徑僅為50米左右的球體。不過由於不同的原子直徑的數量級不同,所以,取值也會有浮動。

有的人會有疑問,原子內部如此空曠,為何不擠在一起,卻浪費那麼大的空間?

因為核外電子是費米子,泡利不相容原理要求,“不可能有兩個同樣的費米子擁有同樣的量子態”。它們分佈在不同的能級上,隨機的出現在原子某個角落裡,用電子雲模型來描述。


一枚遊戲科幻迷


原子是由原子核和繞核運動的電子構成。原子是由中子和帶正電荷的質子構成。需要注意的是電子是由電子雲的形式圍繞原子核運動的。見下圖。


氦原子結構示意圖。圖中灰色部分為電子雲。質子以粉紅色、中子以紫色表示。

質子的質量為1.6726×10∧−27kg,是電子質量的1836倍,中子的質量稍微大一點,為1.6929×10∧−27kg,電子質量的1839倍,原子核的質量佔原子總質量的99.9%。

如果地球是一個原子,原子核可能只有一座山這麼大。實際上,如果把太陽系比作一個原子比較合適,太陽就像原子核一樣,佔太陽系總質量的99.86%……


講科學堂


原子核與電子之比,猶如太陽與地球之比。

原子與電子,更像太陽系與地球。

那麼,是否太陽系不過是另一個世界的一個原子?

有可能。

那另一個世界有沒有對撞機?

有可能。

恰巧選中銀河系作為質子束去做碰撞實驗呢?

有可能,此時的仙女座星系可能就是迎面而來的另一束質子。

在〞他們〞的世界裡。

當實驗有結果,〞他們〞發現了我們時,便是〞我們〞煙消雲散時。

或許,〞我們〞的碰撞實驗也消滅了一個世界。

真羨慕〞他們〞,他們的生命能以億萬年計。

但是,肯定〞他們〞之外還有更大的〞他們〞。


分享到:


相關文章: