Warum wir zu 99,999999999999 % aus Zwischenraum bestehen - und das trotzdem nicht bemerken

Summary

Der Video-Clip erklärt die erstaunliche Struktur der Materie, indem er zeigt, wie Atome fast vollständig aus Leerraum bestehen. Obwohl wir feste Objekte als robust und voll wahrnehmen, ist die Realität, dass fast alles aus Zwischenräumen besteht. Die Erklärung beginnt mit den Atomen und ihren winzigen Kernen, die in starkem Gegensatz zu den großen Elektronenhüllen stehen. Auch das Pauli-Verbot sorgt dafür, dass Materie undurchdringlich erscheint. Der Übergang zu Neutronensternen verdeutlicht den extremen Fall, in dem Materie ohne Zwischenräume existiert. Der Film schließt mit einer faszinierenden Vorstellung, dass unser Körper, wenn der Zwischenraum entfernt wird, nur ein winziges Kugelchen aus Masse wäre.

Takeaways

• 😀 Materie besteht größtenteils aus Zwischenraum, nicht aus festem Stoff.
• 😀 Atome sind extrem klein, mit Größenordnungen von etwa 10 hoch -10 Meter.
• 😀 Der Atomradius des Wasserstoffs beträgt 0,53 x 10 hoch -10 Meter, was den Raum um den Kern beschreibt.
• 😀 Der Kern eines Wasserstoffatoms ist 60.000 mal kleiner als die Hülle des Atoms.
• 😀 Atome im menschlichen Körper sind zu komplexen Molekülen gruppiert, und der Abstand zwischen den Atomkernen beträgt im Schnitt 2 x 10 hoch -10 Meter.
• 😀 Ein Wasserstoffkern (Proton) könnte metaphorisch als Murmel dargestellt werden, mit einem Abstand von 1 km zum nächsten Kern im menschlichen Körper.
• 😀 Protonen und Neutronen haben massenmäßig fast das gesamte Gewicht der Materie, während Elektronen kaum Masse besitzen.
• 😀 Die Elektronenhüllen reflektieren oder absorbieren Licht, was die Materie undurchsichtig erscheinen lässt.
• 😀 Transparente Materialien wie Glas und Wasser lassen Licht durch, weil ihre Elektronenenergie nicht mit sichtbarem Licht interagiert.
• 😀 Das Pauli-Prinzip verhindert, dass Elektronen in denselben Zustand eindringen, was Materie undurchdringlich macht, trotz des großen Zwischenraums.

Q & A

Warum erscheint uns Materie als solide und robust, obwohl sie tatsächlich größtenteils aus Zwischenraum besteht?

Materie erscheint uns als solide, weil die Elektronenhüllen der Atome mit elektromagnetischen Wellen und Licht wechselwirken. Diese Wechselwirkung verhindert, dass Licht einfach hindurchgeht, wodurch Materie für uns undurchsichtig erscheint.

Wie klein sind Atome in der Größenordnung?

Atome sind ungefähr 10^-10 Meter groß, was etwa 100.000 Mal kleiner als der Durchmesser eines Haares ist.

Warum ist der Atomradius nur eine Wahrscheinlichkeitsangabe?

Der Atomradius gibt den Bereich an, in dem ein Elektron mit der höchsten Wahrscheinlichkeit zu finden ist, da der Aufenthaltsort eines Elektrons in einem Atom aufgrund seiner Quantenmechanik nicht exakt bestimmt werden kann.

Warum sind die Hüllen eines Wasserstoffatoms 60.000 Mal größer als der Kern?

Die Hülle eines Wasserstoffatoms ist so groß, weil der Kern (ein Proton) extrem klein ist, und die Elektronenhülle als eine Art Wolke beschrieben wird, in der sich das Elektron mit hoher Wahrscheinlichkeit aufhält.

Wie viele Atome gibt es in einem 80 kg schweren Menschen, der zu 100% aus Wasser besteht?

Ein 80 kg schwerer Mensch, der zu 100% aus Wasser besteht, enthält etwa 8,1 x 10^27 Atome, was ungefähr 10^28 entspricht.

Warum sind die Elektronenwolken der Atome wichtig, um Materie undurchsichtig zu machen?

Die Elektronenwolken in den Atomen verhindern, dass Licht einfach durch Materie hindurchgeht, indem sie mit dem Licht in Wechselwirkung treten und es reflektieren oder absorbieren.

Warum können manche Stoffe transparent sein, während andere undurchsichtig?

Stoffe wie Glas und Wasser sind transparent, weil die Photonen des sichtbaren Lichts keine passende Energie haben, um mit den Elektronen in den Atomhüllen zu interagieren, sodass das Licht hindurchfließt.

Was ist das Pauli-Verbot und wie macht es Materie undurchdringlich?

Das Pauli-Verbot besagt, dass zwei Elektronen nicht denselben Zustand einnehmen können. Das bedeutet, dass die Elektronenhüllen nicht ineinander eindringen können, was Materie undurchdringlich macht.

Was ist ein Neutronenstern und wie unterscheidet sich seine Materie von der normalen Materie?

Ein Neutronenstern entsteht, wenn der Kern eines schweren Sterns kollabiert und die Atome zusammenbrechen. In diesem Zustand sind die Neutronen dicht gepackt und der Zwischenraum, den normale Materie hat, verschwindet vollständig.

Wie groß ist die Dichte eines Neutronensterns und wie verhält sie sich im Vergleich zu der Dichte des menschlichen Körpers?

Die Dichte eines Neutronensterns liegt bei etwa 5,9 x 10^17 kg pro Kubikmeter, was extrem hoch ist im Vergleich zur Dichte des menschlichen Körpers, der ungefähr die Dichte von Wasser hat, etwa 3 kg pro Kubikmeter.