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1プロトンの質量に等しい電子はいくつかかりますか?

これは、質量とエネルギーの違いを強調する難しい質問です。 その理由は次のとおりです。

* 質量は直接加算値ではありません: 陽子の質量は、単にその構成要素の質量の合計ではありません。その質量のいくつかは、プロトン内のクォークの結合エネルギーから来ています。

* 質量エネルギーの等価性: アインシュタインの有名な方程式E =MC²は、質量とエネルギーが交換可能であることを教えてくれます。

あなたの質問に直接答える:

プロトンの質量を等しく等しくするために電子を追加することはできません。 ただし、質量エネルギーの等価性の概念を使用して、プロトンと同じ *エネルギー *を持つ電子の数を把握できます。

これがそれを行う方法です:

1。質量差を見つけます: 陽子の質量は約1.6726×10^-27 kgで、電子の質量は約9.1094×10^-31 kgです。質量の違いは約1.6635×10^-27 kgです。

2。エネルギー相当の計算: E =MC²を使用して、この質量差に相当するエネルギーを見つけることができます。 光の速度(c)を3×10^8 m/sとして使用しましょう:

E =(1.6635×10^-27 kg) *(3×10^8 m/s)²

E≈1.497×10^-10ジュール

3。電子の数を見つけます: 安静時の単一電子のエネルギーは、約8.187×10^-14ジュールです。 プロトンに相当するエネルギーを取得するには、次のことが必要です。

(1.497×10^-10ジュール) /(8.187×10^-14ジュール /電子)≈1829電子

したがって、ほぼ1829の電子は単一のプロトンと同じエネルギーを持っています。 ただし、粒子の数だけでなく、 *エネルギー *同等物を比較していることを覚えておくことが重要です。

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