Какой положительный и какой отрицательный заряды содержаться в атоме u

Никого не удивляет факт, что бывают положительные и отрицательные электрические заряды. В современной физике всерьез рассматриваются два поля — электромагнитное и гравитационное. Причем, одной из важнейших задач физики является создание единой теории поля, которая свяжет воедино электромагнетизм и гравитацию. Однако по аналогии с электромагнитным полем, имеющим как положительную, так и отрицательную напряженность, возникает вопрос — а может ли масса быть отрицательной?

Источник изображения: nlb.gov.sg

Первый ответ данный на интуитивном уровне сразу гласит, что подобные фортели невозможны. Однако первое впечатление часто базируется на том, что путаются понятия веса и массы. Если вес — это сила действия тела на опору или подвес, то масса эта мера инертности тела. А исходя из этого определения уже имеются варианты….

Одним из основных уравнений в которых важную роль играет масса, является второй закон Ньютона. А этот закон гласит, что тело к которому приложена некая сила начинает ускоренное движение по направлению приложения этой силы. Здесь кажется все логичным — мяч для гольфа начнет движение по направлению удара клюшкой

Второй закон Ньютона. Источник изображения: informasitips.com

А что произойдет, если масса тепла отрицательна? Если верить второму закону Ньютона (а этот закон еще никто не опроверг), то тело с отрицательной массой начнет движение против направления приложенной силы. То есть, шар после удара полетит в противоположную сторону — навстречу бьющему игроку.

Антивещество

Первое могущее соответствовать требованию отрицательной массы, что приходит на ум — это антиматерия (если быть точным, то антивещество). То что позитрон является античастицей электрона слышали все. Однако не все задумываются, что различаются позитроны и электроны только знаком электрического заряда, а вот масса у них совпадающая и положительная. То же самое касается и антипротона, он имеет единичный отрицательный заряд и массу совпадающую с протоном.

Атомы водорода и антиводорода. Источник изображения: astronomia.com

Таким образом, атомы антивещества тоже будут электрически нейтральными с положительной массой. Конечно, теоретически можно предположить, что существуют барионы с отрицательной массой, но вот обнаружить их вряд ли удастся.

Чего добились ученые?

И все же, используя конденсат Бозе-Эйнштейна (облако атомов рубидия охлажденных практически до состояния абсолютного ноля), ученым из университета Вашингтона под руководством Майкла Форбса удалось кое-чего добиться. Конденсат бозе Эйнштейна, после удаления «горячих» атомов ведет себя как единый атом, демонстрирующий свойства супержидкости с нулевой вязкостью.

Визуализация конденсата Бозе-Эйнштейна. Источник изображения: gatech.edu

Создав особые условия магнитной ловушки, а затем деформировав ее, ученые направили на конденсат особо синхронизированные между собой лазеры. И конденсат Бозе-Эйнштейна под разгоняющими лазерными вспышками двинулся им навстречу. То есть шар после удара покатился навстречу кию.

Так была получена демонстрация эффекта отрицательной массы. Предполагается, что некие подобные процессы происходят внутри черных дыр и массивных звезд. Однако, желаем это особенно подчеркнуть, хотя и было проявление определенного противоречия со вторым законом Ньютона, ни о какой отрицательной массе речи быть не может. Атомы рубидия как имели положительную массу, так ее и сохранили, хотя ученым и удалось заставить их двигаться навстречу действующей силе.

Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

11 класс. Строение атомного ядра. Ядерные реакции.

1 вариант

1. Кто открыл явление радиоактивности?

А. М. Кюри;  Б. Дж. Томсон;  В. Беккерель;  Г. Э. Резерфорд

2. Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?

А.не изменяется;  Б. изменяется запас энергии атома, но атом остается того же химического элемента;  В. атом изменяется, превращается в атом другого химического элемента;  Г. в результате радиоактивного распада атом полностью исчезает.

3. Что такое — излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия;  Б. поток быстрых электронов; 
В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;  Г. поток нейтральных частиц.

4. Какой прибор позволяет наблюдать следы заряженных частиц в виде полосы из капель воды в газе?

А. фотопластинка;  Б. счетчик Гейгера-Мюллера;  В. камера Вильсона;  Г. электронный микроскоп.

5. В атомном ядре содержится 25 протонов и 30 нейтронов. Каким положительным зарядом, выраженным в элементарных электрических зарядах +е, обладает это атомное ядро?

А. +5е;  Б. +30е;  В. +25е;  Г. 0.

6. Из каких частиц состоят ядра атомов? А. из протонов;  Б. из нейтронов;  В. из протонов, нейтронов и электронов;  Г. из протонов и нейтронов.

7. Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, у которого ядро состоит из 6 протонов и 8 нейтронов? А. 6;  Б. 8;  В. 2;  Г. 14.

8. Какие частицы из перечисленных ниже легче других способны проникать в атомное ядро и вызывать ядерные реакции? А. электроны;  Б. нейтроны;  В. -частицы;  Г. все перечисленные в выше.

9. Какая частица Х образуется в результате реакции Li + ?

А. гамма-квант;  Б. электрон;  В. позитрон;  Г. нейтрон.

10. Массовое число – это: А. число протонов в ядре;  Б. число нейтронов в ядре; 
В. число электронов в электронной оболочке;  Г. число нуклонов в ядре.

11. Какой заряд имеют α-частица, β-частица? A. α-частица — отрицательный, β-частица — положительный.

Б. α- и β-частицы — положительный. B. α-частица — положительный, β-частица — отрицательный.

12. α-излучение — это: А. Поток электронов. Б. Поток ядер атомов гелия. В. Излучение квантов энергии.

13. Какие частицы излучаются при указанном процессе распада: ?

А. Ядро гелия. Б. Электрон. В. Ядро гелия и электрон.

14. Тот факт, что при радиоактивных превращениях из атомов одних веществ образуются атомы других веществ, является доказа­тельством того, что радиоактивные превращения претерпевают:

А. Ядра атомов. Б. Электронные оболочки. В. Кристаллы.

15. В результате β-распада новый элемент занял место в табли­це Менделеева:

А. На две клетки правее. Б. На две клетки левее. В. На одну клетку правее. Г. На одну клетку левее.

16. Характеристика протона:

А. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряда не имеет.

Б. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд положительный.

В. Обозначение – , масса – 1,6749 ∙ 10-27 кг, заряд отрицательный.

17. В состав ядра любого атома входят: А. Электроны и протоны. Б. протоны и нейтроны.

В. нейтроны и электроны.

18. Ядерные силы являются: А. Самыми слабыми силы. Б. Самыми мощными силами.

В. Электромагнитными силами. Г. Гравитационными силами

19. Закончите уравнение ядерных реакций:

3517Cl + 10n → 11p +

136C + 11p → Х ?

73Li + 11p → 2 Х ?

105B + 42He → 10n +

2412Mg + 42He → 2714Si +

5626Fe + 10n → 5625Mn +

20. Напишите уравнения следующих ядерных реакций:

А. .алюминий (2713Al) захватывает нейтрон и испускает α-частицу;

Б. азот (147N) бомбардируется α-частицами и испускает протон.

11 класс. Строение атомного ядра. Ядерные реакции.

2 вариант.

1. По какому действию было открыто явление радиоактивности? А. по действию на фотопластинку; 
Б. по ионизирующему действию;  В. по следам в камере Вильсона; 
Г. по вспышкам света, вызываемым в кристаллах ударами частиц.

2. Что такое -излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия;  Б. поток быстрых электронов;  В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии; 
Г. поток нейтральных частиц.

3. Что такое -излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия;  Б. поток быстрых электронов; 
В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;  Г. поток нейтральных частиц.

4. Что одинаково у атомов разных изотопов одного химического элемента и что у них различно?

А. одинаковы заряды и массы атомных ядер, различны химические свойства атомов; 
Б. одинаковы заряды, различны массы ядер и химические свойства;
В. одинаковы заряды ядер и химические свойства, различны массы ядер; 
Г. одинаковы массы ядер, различны химические свойства и заряды ядер.

5. Какой прибор при прохождении через него ионизирующей частицы выдает сигнал в виде кратковременного импульса электрического тока: А. счетчик Гейгера;  Б. фотоэлемент; 
В. динамик;  Г. камера Вильсона.

6. В атомном ядре содержится Z протонов и N нейтронов. Чему равно массовое число М этого ядра?

А. Z;  Б. N;  В. Z-N;  Г. Z+N.

7. Какое уравнение имеет ядерная реакция для a – распада Pu 23894 ?

А. 238 94 Pu = 234 92 U + a

Б. 238 94 Pu = 237 93 Np + a

В. 238 94 Pu = 240 96 Cm + a.

8. Для вычисления энергии связи ядра в СИ в каких единицах нужно выразить значение дефекта массы?

А. а. е. м. ;  Б. МэВ;  В. мг;  Г. кг.

9. В реакции ядром какого изотопа является ядро Х?

А. ;  Б. ;  В. ;  Г. .

10. Ядро изотопа содержит: А. 3р и 7n;  Б. 3р и 4 n;  В. 3р и 10n;  Г. 7р и 3 n.

11. Какой заряд имеют β-частица, γ-излучение?

A. β-частица — положительный, γ-излучение — отрицательный.

Б. β-частица — отрицательный, γ-излучение — не имеет заряда.

B. β-частица и γ-излучение — отрицательный.

12. β-излучение — это: A. β-излучение квантов энергии. Б. Поток ядер атомов гелия.

B. Поток электронов.

13. В результате какого радиоактивного распада натрий  превращается в ?

А. α-распада. Б. β-распада.

14. Изотопы – это разновидности данного химического элемента, различающиеся: А. по массе атомных ядер. Б. по заряду атомных ядер. В. по месту а таблице Менделеева.

15. Какие частицы или излучения имеют наибольшую прони­кающую способность?

А. α-частицы. Б. β-частицы. В. γ-излучение.

16. Характеристика нейтрона: А. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд отрицательный.

Б. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд положительный.

В. Обозначение – , масса – 1,6749 ∙ 10-27 кг, заряда не имеет.

17. Атом любого элемента состоит из: А. Электронов и протонов. Б. Нуклонов и электронов.

В. Протонов и нейтронов.

18. Ядерные силы действуют:

А. На очень больших расстояниях. Б. На любых расстояниях. В. На расстояниях порядка 10-14 – 10-15 м.

19. Закончите уравнение ядерных реакций:

188О + 11p → 10n +

115B + 42He → 10n +

147N + 42He → 178О +

126C + 10n → 94Be +

2713Al + 42He → 3015Р +

2411Na → 2412Mg + 0-1е +

20. Напишите уравнения следующих ядерных реакций: А. фосфор(3115Р) захватывает нейтрон и испускает протон; Б. алюминий (2713Al) бомбардируется протонами и испускает α-частицу.

Ответы:

Ответы 19 задания:

Ответы 20 задания:

Все мы еще со школы знаем, что электрон имеет отрицательный заряд. Но почему?

Чтобы разобраться в этом вопросе сначала нам стоит понять, почему вообще у заряда существует положительный и отрицательный знак?

Все началось еще за долго до открытия электрона. Еще в конце 18 века Бенджамин Франклин занимался изучением атмосферного электричества. И тогда он заметил, что заряженные тела могут вести себя по-разному. Он первым обратил внимание на то, что наэлектризованные тела бывают двух типов. Тогда он и предложил называть их положительными и отрицательными. Именно в этот момент и появилось это разделение зарядов на положительные и отрицательные.

Начиная с этого времени, благодаря этим знаниям, было сконструировано множество источников электрического тока. Разрабатывалось множество электрических цепей. К ним применялось описание, которое использовало понятие о положительном и отрицательном контактах, об аноде и катоде. Хотя на тот момент люди еще не понимали природу и всю глубокую физику, которая кроется в электрическом токе. Тогда не было понятия о существовании таких маленьких частицах как электроны.

Ту идею, что электрический ток создается благодаря движению маленьких частичек, у которых имеется электрический заряд, предложит Джордж Стони в конце 19 века. Именно он ввел в науку такой термин как электрон.

Экспериментально обнаружить и описать электрон удалось Джону Томсону в 1897 году. Он обнаружил, что при облучении цинкового катода ультрафиолетовым светом, с этого катода уносится отрицательный заряд. Изначально он поставил цель нахождения и определения отношения массы и заряда частиц катодного луча, которые он называл корпускулами, но позже он начал использовать термин, предложенный Стони — электрон.

Установка, которую использовал Томсон в своем опыте, называется трубка Гейсслера. Электроны, вылетающие с катода в результате электронной фотоэмиссии, ускоряются в пространстве между катодом и анодом. Далее на их пути попадаются отклоняющие пластины.

Довольно точно измерить величину заряда электрона, в опыте с поляризацией капелек масла, удалось Милликену в 1909 году. Описывать этот опыт в статье я не вижу смысла, т.к. он довольно сложный и требует немалых выкладок формул. Так же в этом опыте было доказано, что электрический заряд дискретен.

Заряд электрона является элементарным, то есть наименьшим в природе. Но это не совсем так: в физике частиц существуют такие объекты, заряд которых меньше заряда электрона, и называются они кварками. Но вот дело в том, что они не способны существовать самостоятельно. Они могут существовать только в связи друг с другом. Если вам интересна тема кварков, то прошу в комментарии. Так, например, объединение двух верхних и одного нижнего кварка дает нам протон, заряд которого по модулю равен заряду электрона. А вот электрон, на данном этапе развития науки, представляется как элементарная и неделимая частица.

Итак, подытожим: придание заряду какого-либо знака, было необходимостью. Так как заряженные тела могут вести себя по-разному. И исторические предпосылки послужили тому, что у электрона оказался отрицательный знак. Если бы Франклин в свое время определил знаки заряда иначе, то электрон тогда был сейчас положительной частицей.

Открытие электрона — это одно из самых выдающихся и значимых достижений в истории науки. Благодаря этому, стало возможным развитие множества разделов физики. Например, физика твердого тела и вытекающая отсюда физика полупроводниковых устройств, на которых сегодня работает практически все электронные девайсы вокруг нас, начиная от микроволновки у вас на кухне, заканчивая космическими аппаратами. Не забывайте оценивать статью и подписываться на канал, дальше вас ждет много интересного!

Всего вам доброго и до скорых встреч!

Фома ЯйцоПрофи (680)

5 лет назад

То есть их точно также можно было назвать «синим» и «красным»? А как тогда эти физики доказали именно отрицательность заряда электрона?

Завулон ПланкПросветленный (24843)

5 лет назад

«Взрослые» уравнения должны ведь измениться при смене знака заряда, иначе физика не сможет объяснить, почему атомы сформировались с положительным зарядом в ядре: -) Настоящая инвариантность — это CPT-инвариантность

Фома ЯйцоПрофи (680)

5 лет назад

Ну ок, но ведь два отрицательных будут отталкиваться? И два положительных тоже будут отталкиваться? Так почему же все-таки одни называют так, а другие иначе?

Фома ЯйцоПрофи (680)

5 лет назад

Какая квантовая теория?? Это из учебника для 8-го класса.. Просто мне интересно откуда люди взяли эти названия? Как давно были понятия о «положительно» и «отрицательно» заряженных частицах? Ведь эти физики «доказали» отрицательность электрона! Если они доказывали это, значит эти понятия уже существовали? Но электрон ведь только что открыли тогда!

Фома ЯйцоПрофи (680)

5 лет назад

Ага, и еще хорошие остроумные шутки тоже заряжают положительно! А плохие — наоборот.

Фома ЯйцоПрофи (680)

5 лет назад

Тогда что такое отрицательное поле и чем оно отличается от положительного?