المحتوى
تشمل ثلاث طرق للعثور على كتلة البروتون الحساب من الناحية النظرية ، من الكتلة المولية الذرية ، ومقارنات الشحنة / الكتلة مع الإلكترونات. استخدام النظرية للعثور على كتلة البروتون "يجب أن تكون" أمر واقعي فقط للخبراء في هذا المجال. يمكن إجراء حسابات الكتل / الكتلة والكتلة المولية في المرحلة الجامعية والثانوية.
تستمد كتلة البروتون من نظريات الكم والنسبية. تحتوي البروتونات على بنية داخلية - ثلاث جسيمات (كواركات) ممسوكة مع قوى جذابة (gluons). من شأن الافتراضات الساذجة أن تعطي كل كتلة بروتون كوارك 1/3. حوالي 95 في المئة إلى 98 في المئة من كتلة البروتون لا تساهم بها كتلة الكوارك. في الحقيقة ، تستمد معظم كتلة البروتون من طاقة التفاعل بين الكواركات. استرجع "E = mc ^ 2" في حالة وجود تشوش حول عبارة "الكتلة مشتقة من الطاقة."
حساب معرفة كتلة الهيدروجين المولي. يساوي الخلد الواحد 6.022e23 ، تمامًا مثل العشرات تساوي 12 أو الزوج يساوي اثنين. يمكننا أن نعتبر أنه على سبيل المثال ، يزن جزيء واحد من ذرات الهيدروجين (وليس جزيئات "H2") 1.0079 جم. تحتوي كل ذرة هيدروجين على بروتون واحد ، لذلك يزن واحد من البروتونات 1.0079 جم. بما أن كل مول يساوي 6.022e23 وحدة ، فإننا نعلم أن البروتونات 6.022e23 تزن 1.0079 جرام. تقسيم 1.0079 جم على عدد الخلد (1.0079 / 6.022e23) يعطي كتلة البروتون: 1.6737e-24 جم.
لاحظ أن ذرات الهيدروجين لها إلكترون لموازنة شحنة البروتون. تختلف البروتونات التي لا تحتوي على إلكترونات ، سواء كانت مذابة في محلول أو كبلازما ، اختلافًا كبيرًا عن ذرات الهيدروجين. نظرًا لأن الحساب لا يتوقف عند هذا الحد ، يمكننا تجاهل العبث البدني في التظاهر بالإلكترونات غير الموجودة.
ضع في اعتبارك أن طريقة حساب "الكتلة المولية" يمكن القيام بها باستخدام أي عنصر. ومع ذلك ، ثلاثة مصادر للخطأ تزحف. أولاً ، لا ترتبط البروتونات في ذرات الهيدروجين. في عناصر أخرى ، ترتبط البروتونات بالنيوترونات. تتمتع البروتونات المرتبطة في نواة طاقة أقل - وبالتالي كتلة أقل قليلاً - من البروتونات المعزولة. ثانياً ، يبدأ رقم الإلكترون والخطأ إذا تجاهلهما في الإضافة. محاسبة الإلكترونات تجعل المسعى بأكمله أكثر تعقيدًا. أخيرًا ، العناصر الأثقل إشعاعية. فكر في مسارات الانحلال ، ووجود النظائر ، وعمر النصفي ، وما إلى ذلك. مرة أخرى ، لا يزال الحساب ممكنًا ، ولكنه يصبح أكثر صعوبة مما يجب.
استخدام نسب الشحنة / الكتلة. تقيس هذه الطريقة انحناء الجسيمات عند دخول الحقول الكهربائية والمغناطيسية المعايرة. سيشير حجم الانحناء إلى كتلة البروتون مقارنة مع كتلة الإلكترون. تشبه الفكرة التجريبية التأثير على حركة الكرة الدائرية. قوة ميكانيكية ثابتة ستحول البطيخ الثقيل (البروتون) من خط مستقيم إلى حدٍ كبير. نفس القوة ستحول كرة الغولف الخفيفة (الإلكترون) أكثر من ذلك بكثير.