Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Крошечный размер атомов
- Единицы и Масштаб
- Полномочия 10 и научная запись
- Сравнение атомов с более крупными объектами
- Голубые киты для пчел
При сравнении атомов с более крупными объектами - с большим различием в размерах - порядки показывают, как количественно определить различия в размерах. Порядки величин позволяют сравнивать приблизительное значение очень маленького объекта, такого как масса или диаметр атома, с гораздо большим объектом. Вы можете определить порядок величины, используя научную запись, чтобы выразить эти измерения и количественно оценить различия.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Чтобы сравнить размер большого атома с гораздо меньшим атомом, порядки величины позволяют количественно определить различия в размерах. Научные обозначения помогают вам выразить эти измерения и присвоить значение различиям.
Крошечный размер атомов
Средний диаметр атома составляет от 0,1 до 0,5 нанометров. Один метр содержит 1 000 000 000 нанометров. Меньшие единицы, такие как сантиметры и миллиметры, обычно используемые для измерения небольших объектов, которые могут поместиться в вашей руке, все еще намного больше, чем нанометр. Чтобы продвинуться дальше, есть миллионы нанометров в миллиметре и 1000000 нанометров в сантиметре. Исследователи иногда измеряют атомы в единицах, единица, равная 10 нанометрам. Диапазон размеров атомов составляет от 1 до 5 ангстрем. Один ангстрем равен 1/10 000 000 или 0,0000000001 м.
Единицы и Масштаб
Метрическая система позволяет легко конвертировать единицы, поскольку она основана на степенях 10. Каждая степень 10 равна одному порядку величины. Некоторые из наиболее распространенных единиц измерения длины или расстояния включают в себя:
Полномочия 10 и научная запись
Выразите степени 10, используя научную запись, где число, такое как, умножается на 10, возведенное в степень, n. Научная нотация использует экспоненциальные степени 10, где экспонента представляет собой целое число, которое представляет количество нулей или десятичных разрядов в значении, например: х 10н
Показатель делает большие числа с длинными сериями нулей или маленькими числами со многими десятичными знаками намного более управляемыми. После измерения двух объектов совершенно разных размеров с одной и той же единицей, выразите измерения в научной записи, чтобы было легче сравнивать их, определяя порядок величин между двумя числами. Вычислите порядок величины между двумя значениями, вычитая разницу между двумя показателями.
Например, диаметр зерна соли составляет 1 мм, а бейсбола - 10 см. При преобразовании в метры и выражении в научной записи вы можете легко сравнить результаты измерений. Зерно соли мер 1 х 10-3 м и бейсбол мер 1 х 10-1 м. Вычитание -1 из -3 приводит к порядку величины -2. Зерно соли на два порядка меньше, чем бейсбольный мяч.
Сравнение атомов с более крупными объектами
Сравнение размеров атома с объектами, достаточно большими, чтобы их можно было увидеть без микроскопа, требует гораздо больших порядков. Предположим, вы сравниваете атом диаметром 0,1 нм с батареей размера ААА диаметром 1 см. Пересчитав обе единицы измерения в метры и используя научную запись, выразите измерения как 10-10 м и 10-1 м соответственно. Чтобы найти разницу в порядках величины, вычтите показатель степени -10 из показателя -1. Порядок величины -9, поэтому диаметр атома на девять порядков меньше, чем батарея. Другими словами, один миллиард атомов может располагаться по диаметру батареи.
Толщина листа бумаги составляет около 100 000 нанометров или 105 нм. Лист бумаги примерно на шесть порядков толще атома. В этом примере стопка из 1000000 атомов будет той же толщины, что и лист бумаги.
Используя алюминий в качестве конкретного примера, атом алюминия имеет диаметр около 0,18 нм по сравнению с монетой, имеющей диаметр около 18 мм. Диаметр копейки на восемь порядков больше, чем у атома алюминия.
Голубые киты для пчел
Для перспективы сравните массы двух объектов, которые можно наблюдать без микроскопа и которые также разделены на несколько порядков, например, масса синего кита и пчелы. Голубой кит весит около 100 тонн или 108 грамм. Пчела весит около 100 мг или 10-1 грамм. Кит на девять порядков массивнее, чем пчела. Один миллиард пчел имеет массу, равную массе одного синего кита.