03.07 原子内部是空的,如果把原子内部填满,地球能有多大?为何?

阿难风


这么来说吧,一般一般原子的直径数量级在10^-10m,而原子核的直径数量级在10^-15m,原子核外是围绕着原子核做高速运转的电子,而电子相对于原子核而言是很小的。



电子的直径数量级在10^-22m,可见在一个原子中,电子的体积是可以忽略不计的,而原子核的体积是电子体积的上百万倍,不过呢,原子核在整个原子面前还是显得很小的,毕竟原子的直径是原子核直径的1万倍。1万倍是一个什么概念呢?就这么来说吧,假设原子为一个直径为1米的球体,那么原子核的直径就是0.01mm,连一粒灰尘都比不上。

如果原子有地球这么大的话,地球的直径大约为1.2万千米,那么原子核的直径是一个120米的球体,实在是很微不足道吧。所以说啊,原子的内部空间是很广阔的,原子在原子核的中是很孤零零的存在,按道理说,这么大的空间,应该可以塞得下更多的原子,可是实际上原子核都是带正电荷的,原子核与原子核之间又是排斥的,所以这才导致了原子内部如此空旷。


有人说,如果原子的内部空间可以被填满的话,那么地球能有多大呢?我们都知道,物质是由原子组成的,原子的内部是有很多的空隙的,那么如果我们能够想办法将原子的内部空间都给填满的话,地球的体积就会变小很多。那么地球的到底会变得多么小呢?先简单计算一下,就假设原子核的直径是原子直径的万分之一,那么原子核的体积就是原子体积的亿分之一了。所以如果原子空间全部被填满的话,地球的直径会变得只有120米,当然了。这只是粗略的计算罢了,实际上每个原子的体积都是不一样的。

实际上,这样的过程在宇宙中并非是没有发生,比如说中子星就是这样,中子星就是从恒星演化而来的,最终电子会进入原子核将质子中和为中子,所以中子星可以说是一个由中子组合而成的巨大的星球。而中子星的体积一般都只有几十千米,像太阳如果变成了中子星,直径就只有不到10公里,而至于说地球的话,如果被压缩成了和中子星一样密度的星体,直径将会只有89米。



镜像科普


原子是构成物质世界的基本单元,它的体积非常非常小,一滴水中大约就有2万亿亿个水分子,一个水分子又是由两个氢原子和一个氧原子组成的,所以一滴水中又大约有6万亿亿个原子,那么原子就全部是实打实的物质了吗?并非如此!



如今的科学技术水平已经能够大致测量原子和质子、电子的大小和质量,将原子与质子和电子进行对比,可以做出这样一个比喻,就是如果一个氢原子的体积像我们的地球这么大,那么其中间的质子的大小大概相当于一座长宽高都在100~200米之间的高楼大厦,位于“地球”的中心位置,而电子大概像篮球那么大,在概率性地围绕中心的“高楼大厦”运动,两者共同促成了地球那么大的体积,然而在这两者之外,体积中的其他部分都是虚无的。


由此可见,原子中也并非都是物质,而是大部分都是虚无的空间,真正的质量基本都在质子或者质子和中子之中,电子的质量占据了一小部分。


那么如果把原子中所有的位置都填充以质子和中子这样的物质,其质量当然会增加很多倍,一个氢原子的质量大约为1.674×10的负24次方克,如果其中都填充为质子密度的物质,计算发现质量大致要增加3000万亿倍,大致为5×10的负9次方克,

如果有一个地球一样大的原子,其中没有虚无的空间,都是质子或者中子这样的物质,质量该有多大呢?可以说大得难以想象!



我们都知道中子星基本就是挤压了原子的空间的星体,基本都是由中子组成,因此我们也可以将填充了原子空间的地球看作是一颗巨大的中子星,地球的质量大约为60万亿亿吨,如果换作中子星密度的话,地球的体积将非常小,因为中子星的密度高达每立方厘米8000万到20亿吨,相当于太阳两倍质量的中子星的体积大约为直径10公里左右,比地球小得多,然而地球的直径大约为12,756公里,比这样的中子星直径大了1275倍,地球的体积可以放下20亿个这样的中子星,大约相当于40亿个太阳的质量,而太阳的质量是地球的33万倍,算下来地球这样大的球体如果是个中子星,质量将增加132万亿倍,堪比40亿个太阳的质量,而银河系的总质量为太阳的1.5万亿倍,这个球体的质量将相当于整个银河系总质量的1/375,是不是很惊人呢?



科普大世界


要回答这个问题,首先要了解原子的构成,原子是由原子核和核外电子构成,原子静态模型类似于太阳系,太阳相当于原子核,行星类似于核外电子,但核外电子时刻绕原子作无规则运动。

原子是很小的,以碳原子为例, 其直径约为140pm(皮米),虽然原子如此之小,但其内部空间虽然很空旷,这是因为原子核和核外电在之间是存在相互作用力,每一种原子的核内质子和核外电子都是相互对应的,原子核和核外电子在相互作用力下维持这一个稳定的状态,由此造成原子内部的空旷。

我们假设可以把原子内部填满,但原子的边界依然是核外电子的轨道线,填满的原子的大小没有变化,因此我们的地球大小也就不会发生变化了。




宇宙洪荒universe


在过去的很长一段时间里,人们都认为原子是构成物质的最小单元,它不可分割,并且是实心的。直到19世纪初,英国著名物理学家欧内斯特.卢瑟福(Ernest.Rutherford)才使人们彻底地改变了这一认知,他通过著名的“α粒子散射实验”清楚地告诉了我们,原子其实是空心的。

在接下来的研究工作中,科学家又进一步发现,原子的内部不但是空的,而且还空得离谱,甚至可以说原子内99.9999%以上都是空的。为了帮助大家了解原子内的空旷程度,我们可以拿氢原子来举例说明。

氢原子是宇宙中最简单的原子,原子半径约为0.037纳米(3.7 x 10^-9 厘米),它的原子核只有一个质子,半径大约为 8.4 x 10^-14 厘米,可以看到,氢原子的半径大约是其原子核半径的4.4万倍。

这是什么概念呢?这样讲吧,假如把氢原子放大到鸟巢那么大,那么它的原子核就是一个半径大约0.4厘米的小不点,其体积比一只普通的蚂蚁还要小一些。

除了原子核以外,氢原子还有一个电子。关于电子的大小,由于观测水平的限制,目前我们还不能得到准确的数据,在相关理论中,电子普遍被认为是一个没有体积的“点粒子”,而在相关实验中,科学家得出的结论是,电子的半径是不大于10^-16厘米的。

因此我们可以认为,电子的体积应该是远远小于原子核的,如果把原子核比作蚂蚁,那么电子很可能只有一粒尘埃那么大。想象一下,在一个鸟巢那么大的空间里,除了在它的中心有一只蚂蚁之外,就只有一粒尘埃在这个巨大的空间里随机出现了,原子的空旷程度可想而知。

一个有意思的问题是,地球也是由数量众多的原子构成,既然原子内部是空的,如果把原子内部填满,地球能有多大?

这个问题看上去比较复杂,但实际上我们可以找到一个相对简单的计算方法。在宇宙中,当一颗恒星耗尽了自己的“燃料”之后,就会在自身引力的作用下向内坍塌,在这个过程中,如果这颗恒星的质量足够大,其自身的重力就会将其核心的原子全部压碎,并最终形成一种密度极高的天体——中子星。

在中子星内,所有的质子、中子和电子都被挤压在一起(质子和电子一起形成了中子),显而易见的,这就是我们想要的效果(把原子内部填满)。因此我们只需要计算出当地球压缩成中子星密度时的体积,就可以得到这个问题的答案了。

接下来的事情就很简单了,根据公式“体积等于质量除以密度”,将地球的质量(5.965 x 10^27)克,以及中子星的密度(这里取中子星的理论最高密度 2 x 10^15 克/立方厘米)代入公式,经过计算后我们得出,假如去掉地球所有原子内部的空间,地球的体积大约为 2.98 x 10^12 立方厘米。

这个数字可能还不太直观,我们再将其换算一下:假如地球在这种状态下是一个球体,那么它的半径仅仅只有大约89米。(注:为了简单直观,本文引用的数据仅为近似值)


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魅力科学君


你也许已经知道所有的东西 都是由微小的原子组成。 你可能还知道每一个原子是由更小的叫做质子,中子和电子的微粒组成,而原子的内部除了原子核和电子,其他的99.9999%都是空的,可以举一个不精确的例子,如果将一个原子想象成一座100层的高楼大厦,那么原子核就只有这座高楼里电梯的一个按钮那么大,而电子只是这座高楼里漂浮的一粒灰尘!想像一下,如果这里面被填满,地球有多大呢?

为了去理解它,让我们先提出一个问题: 一个柚子包含多少原子? 首先我们假设柚子完全由氮原子构成, 虽然不准确,但柚子中确实有氮原子。 为了便于观察,我们把原子放大到 一个蓝莓大小。 那总体柚子又会是多大呢? 它会跟地球的个头差不多。 天啊!难道地球装满蓝莓的数量 会和柚子中的氮原子一样多? 的确如此!那么原子究竟有多小? 它小到 超出了你的 想象。 现在让我们看看原子内部,也就是蓝莓。 你会发现 原子有一个核心。 其中包含着质子和中子, 外围的是电子。 如果原子是地球中的蓝莓, 那么原子核又有多大呢? 你可能在物理书上看过原子的描绘, 原子核是箭头所指的小点。 这些图不是按比例画的, 所以并不准确。 那么真实的原子核多大呢? 如果你在蓝莓的内部 搜索原子核, 结果是一无所获。 因为我们看不到它!

如果我们把原子,也就是蓝莓 放大到房子的尺寸。 想象下有两层房屋那么高。 我们在其中寻找原子核, 它就如一粒尘埃。 所以想要真正看清原子核, 还要把蓝莓放大到橄榄球场大小。 想象一下,橄榄球场大小的原子。 在它的正中间, 你终于找到了原子核! 而它只有玻璃弹子大小。 如果现在你都没有被震撼到, 那再来设想下原子中的质子,中子,电子。 质子和中子组成了原子核, 几乎占了原子全部比重。 在原子边缘的是电子。 一个橄榄球场大小的原子, 原子核在中心,而电子在边缘, 那么两者之间又是什么呢? 虚空。 没错,空无一物! 在原子核和电子之间存在着大片空洞区域。 严格的说来还有电磁场, 但从物质的角度看,还是空洞。 而这空洞区域正是在 蓝莓之中,而蓝莓又是在 如地球大小的柚子之中。 更奇异的是, 事实上原子的大部分质量集中在原子核, 虽然电子也有一定质量, 但是可以忽略。 那么原子核的密度是多少? 你会觉得不可思议。 典型的原子的密度是 4乘以10的17次方千克/立方米。

很难设想,那么打个比方。 一个30厘米立方的盒子, 一辆重两吨的汽车, 我们需要多少量汽车的原子核 装在一个盒子里 才能达到一个原子核的密度? 一辆,两辆,还是一百辆? 都不是。 结果大得多。 需要62亿辆。 这差不多是世界人口总数。 所以如果每个人都拥有一辆车, 我们假象, 把这些车都装进盒子里, 就差不多相当于一个原子核的密度。 把世界上每一辆车都装进一30厘米立方的盒子中, 你才得到原子核的密度。 我们回顾一下。 原子极其渺小。 柚子中的原子是地球中的蓝莓。 原子核更是出奇的小。 把蓝莓放到大橄榄球场大小, 原子核就是其中的玻璃弹子。 原子内存在广阔的虚空。 很不寻常。 原子核有极高的密度。 想想盒子里装的那些车,你再想想转换成地球,得需要多少这样的盒子。


魔力豆芽


这是可以计算的:

1、你问的是体积;

2、把原子内部填满就是中子星的密度;

3、体积=地球质量/中子星的密度;

4、5.976×10^27克/1亿~10亿吨/立方厘米;

5丶结果,地球大约直径20米。


小易学习


有资料显示,如果,把原子填充成实心的,那地球的直径大约是三厘米,啊,对,就是这么大![呲牙][可爱]


人在旅途211741717


应该说把原子内部填满,地球得有多小。

因为填满了,质量简直就是几何级数增大,同样的空间,质量越大是不是引力越大?因此地球会塌陷掉变成黑洞。

很简单的道理,回答里好多人在装科学家,呵呵😄


冬泳之家


如把原子的空间填满,地球也不会增大,但可增重近一百信。这和将一间空房填满,房间不会增大原理一样。


付礼成


我个人认为宇宙没有具体的物质,都是能量的某种以虚拟的组织形式存在!


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