¿Cuánto pesaría un objeto hecho enteramente de núcleos atómicos?

Es una suposición bastante aproximada, pero supongamos que tiene una mesa de madera que tiene una masa de 5 kilogramos. Esta es la masa combinada de cada átomo en la tabla, ¿estaría de acuerdo? Digamos, entonces, que eliminas cada electrón de cada átomo. De Wikipedia

La composición química de la madera varía de una especie a otra, pero es aproximadamente 50% de carbono, 42% de oxígeno , 6% de hidrógeno , 1% de nitrógeno y 1% de otros elementos (principalmente calcio , potasio , sodio , magnesio , hierro y manganeso) por peso.

Fuente: madera

Sigamos y supongamos que nuestra madera en nuestra mesa es exactamente 50% de carbono 12, y la reduciremos a 2.5 kg. Tenemos 2.5 kg de carbono en nuestra tabla, veamos qué sucede cuando eliminamos cada electrón de cada átomo.

La masa molar de carbono-12 es [matemática] 12.01 g / mol [/ matemática]. El número de Avogadro, [math] 6.022 \ times10 ^ {23}, [/ math] nos dice cuántos átomos de una sustancia hay en un mol de la misma sustancia. Así que hagamos un poco de matemática.

[matemáticas] 12.01 g / mol [/ matemáticas] y [matemáticas] 2.5 kg [/ matemáticas] de carbono-12 nos deja con …

[matemática] \ frac {2.5 kg} {0.01201 kg / mol} = 208.159866778 mol [/ matemática]

[matemática] 208.159866778 mol \ veces 6.022 \ veces 10 ^ {23} átomos / mol = 1.253 \ veces10 ^ {26} átomos [/ matemática]

Son muchos átomos, y vamos a eliminar los electrones de todos ellos.

La masa de un electrón [matemática] m [/ matemática] [matemática] _ {electrón} [/ matemática], [matemática] m [/ matemática] [matemática] _ {electrón} [/ matemática] [matemática] = 9.11 \ veces10 ^ {- 31} kg [/ matemáticas]

El carbono 12 sindicalizado tiene 6 electrones por átomo.

[matemática] 6 \ veces9.11 \ veces10 ^ {- 31} kg = 5.466 \ veces10 ^ {- 30} kg [/ matemática] es la masa total de electrones en un átomo de carbono-12, y tenemos [matemática] 1.253 \ times10 ^ {26} [/ math] átomos.

[matemática] 5.466 \ veces10 ^ {- 30} \ veces 1.253 \ veces10 ^ {26} = 0.0006848898 kg [/ matemática]. Esta es nuestra masa total de todos nuestros electrones. Quitemos todos estos electrones de nuestros 2.5 kg de carbono-12.

[matemáticas] 2.5 kg – 0.0006848898 kg = 2.4993151102 kg [/ matemáticas]

Todo el carbono 12 en nuestra tabla ahora tiene una masa de … [matemática] 2.4993151102 kg [/ matemática]. Apenas lo abollamos. La diferencia es insignificante, probablemente harías más daño haciendo que tu gato rasque la pata de la mesa varias veces.

Lo anterior solo tiene en cuenta la masa de los electrones, y no todo lo que sucedería como resultado de su mesa nuclear. Dentro de un núcleo atómico, hay más fuerzas en el trabajo que la gravedad, por lo que el peso de la mesa no sería su única diferencia. Los problemas causados ​​por la pérdida repentina de cada electrón localizado en la tabla superarían con creces los beneficios de tener una mesa más ligera. De repente tienes [matemática] 1.253 \ veces10 ^ {26} [/ matemática] núcleos cargados positivamente, todos tratando de repelerse entre sí.

Su mesa no va a vivir mucho tiempo, y lo mismo probablemente podría decirse de usted.

Una estrella de neutrones se ajusta a su descripción, una pieza de esa estrella tenía una masa de 1100 toneladas por nanolitro, [matemática] 1 x10 ^ {12} [/ matemática] kg por centímetro cúbico.

Estrella neutrón

Sin embargo, usted preguntó cuánto pesaría un objeto hecho de este material, hay dos problemas que significa que su pregunta no puede ser respondida tal como está.

  1. no especifica qué tan grande es el objeto que estamos discutiendo.
  2. El material de una estrella de neutrones solo puede existir dentro de la enorme gravedad de la estrella de neutrones, en otras palabras, no se puede tomar una muestra para pesarla

Peso

No sé cómo podrían hacer un objeto así, con todos los protones, que tienen una carga eléctrica similar, se repelen como locos.

Sin embargo, las estrellas de neutrones consisten casi por completo en neutrones. Tienen una densidad de aproximadamente 5 × 10 ^ 17 kg / m ^ 3 (aproximadamente la misma densidad que un núcleo atómico); ese es el tipo de estrella más denso que conocemos. Pesan más que nuestro sol, mientras que tienen la mitad de la circunferencia del Gran Colisionador de Hadrones (es decir, son casi tan grandes como el Monte Everest). Una cucharadita de las cosas pesaría casi tanto como todos los humanos juntos … diez veces.

Radio del núcleo R = rA ^ (1/3)
donde A es la masa no y
r = 1.25 × 10 ^ (- 15) m
Densidad del núcleo = mA / (4/3 × pi × r ^ 3 × A) = 3m / 4 × pi × r ^ 3 donde m = 1.6 × 10 ^ (- 27) kg
Esto da densidad de núcleo para ser 2.2 × 10 ^ 17 kg / m ^ 3
No es posible construir núcleos de gran tamaño porque la fuerza nuclear fuerte (es la fuerza fundamental más fuerte) es una fuerza atractiva de muy corto alcance entre los nucleones y los mantiene unidos ya que el tamaño del núcleo aumentará la repulsión electrostática entre los protones que vendrá sobre la fuerza nuclear fuerte y comienzan a decaer, por lo que no es posible construir objetos grandes con nucleones

Sería realmente pesado, ya que los átomos están como 99.99% vacíos, solo ocupando espacio debido a la repulsión electrostática. Hay elementos formados por núcleos sólidos, como las estrellas de neutrones, y pesan varios Titanics por cucharadita.