Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 18 dotazů obsahujících »protony«
8) Hmotnost vybité baterie
07. 12. 2003
Dotaz: 1.) Dobrý den, zajímá mě, jestli nabitá baterie váží více, než když se vybije.
Jestliže je hmota energií, tak by měla být baterie po vybití lehčí, ne?
2.) Pokud vím, tak ve Slunci se mění protony na neutrony za vzniku neutrin a
elektronů. Měl jsem dojem, že právě z onoho náboje vznikne neutrino, jenže na
internetu nějak nejsem schopen najít důvěryhodné informace o hmotnostech
neutronu a protonu... (Vítězslav)
Odpověď: 1.) Čistě teoreticky to pravda je. Baterie je založená na elektrochemickém
principu, energie se získává přechodem elektronů do stavů s nižší energií
a podle speciální teorie relativity toto skutečně odpovídá poklesu
hmotnosti vybité baterie.
Jsou zde ale dvě ale. Jednak je daný rozdíl jen těžko měřitelný (znáte
vztah E=mc2, takže si snadno spočtete, o kolik by vybitá baterie
měla být lehčí), jednak chemické a jiné procesy ve vybíjené baterii mohou
výslednou
změnu hmotnosti ovlivnit mnohem výrazněji (mám na mysli např. unikání
některých látek z baterie nebo naopak, bude to sice zanedbatelné množství,
ale pořád řádově větší než relativistický úbytek hmotnosti).
2.)
elektron 9.10938188(72) x 10-31 kg
proton 1.67262158(13) x 10-27 kg
neutron 1.67492716(13) x 10-27 kg
hm. jednotka u 1.66053873(13) x 10-27 kg
Není ale zcela jasné, jakou reakci máte na mysli. Proton se na neutron za
vzniku protonu, neutrina a elektronu těžko změní např. kvůli zákonu
zachování náboje. Patrně jste měl na mysli β+ rozpad, ve kterém
vzniká neutron, pozitron a elektronové neutrino. Tento proces ovšem zjevně
nemůže být zdrojem energie hvězd (to by muselo při rozpadu vznikat γ
kvantum). Doporučuju nahlédnou do téměř libovolné astronomické knížky
nebo encyklopedie zabývající se hvězdami, tam budou jaderné reakce popsány
ürčitě přehledněji než by to bylo možné zde na pár řádcích.
Dotaz: Slyšel jsem, že při oscilaci neutrin nedochází k zachování leptonového čísla.
Co je na tom pravdy? (Pavel)
Odpověď: Nedávné experimenty ukázaly, že se neutrina mezi soubou míchají, to
znamená, že se nezachovávají separátně elektronové, mionové a tauonové
leptonové číslo. Podobně, jako se mezi sebou "míchají" kvarky,
mohly by se v principu míchat mezi sebou i elekton s mionem, ale zatím to
nebylo pozorováno. Takže míchání zatím u leptonů předpokládáme jen u neutrin.
Zatím se však podle všeho celkové leptonové číslo zachovává!
Problém by mohl nastat, kdyby se pozoroval dvojitý beta rozpad,
což by znamenalo to, že neutrino je totožné s antineutrinem.
V jádře by se pak mohl rozpadnou neutron na proton+elektron+antineutrino,
které by však mohlo být (pouze pokud je totožné s neutrinem!) pohlceno
dalším neutronem a celkem by vznikly dva elektrony(!!) a nové jádro, kde
by místo dvou neutronů byly dva protony. Narodily by se tak dva leptony
bez svých antičástic, což by znamenalo navýšení celkového leptonoveho
čísla o dvě!
V nedávné době probíhaly diskuse, zda byl dvojitý beta rozpad vskutku
pozorován, ale bude se muset počkat na širší objem dat, zatím o objev
nejde.
Dotaz: Poměr klidové hmotnosti protonu a elektronu je 1836. Je toto číslo konstantou?
Jak by vypadal svět, pokud by byl tento poměr jiný? (Roman Štec)
Odpověď: Toto číslo je konstantou asi ve stejném smyslu, jako je konstantou hmotnost
protonu či neutronu. Je mi těžko říci, jak by se změnil svět, kdyby tento
poměr byl jiný, ale např. chemické vlastnosti látek jsou dány právě
společným sdílením elektronù mezi molekulami, a v jádrech jejich atomů jsou
protony přitahující elektrony. Snad by někdo z kvantových chemiků odhadl,
jak by se změnily hodnoty energií a tím i vazební energie.
Dotaz: V učebnici fyziky pro gymnázia - Fyzika mikrosvěta tvrdí, že všechna silová
působení ve vesmíru lze popsat pomocí 4 elementárních interakcí - elektromagnetické,
gravitační, silné a slabé. Když postavíme kuličku na stůl, tak aby byla v
klidu a potom do ní cvrnkneme, působíme na ní silou. Jak lze tuto sílu popsat
pomocí daných 4 interakcí? (Uvedenou situaci beru pouze jako modelový
příklad, při popisu mnohých podobných problémů nevidím souvislost mezi
výslednou silou a základními silovými interakcemi. (Jirka Hamous)
Odpověď: Slabá a silná interakce se uplatňují rozumně jen v mikrosvětě: schematicky
řečeno, drží pohromadě některé "elementární částice", např. neutron.
Vedlejším projevem silné interakce (držící pohromadě neutrony a protony)
drží pohromadě atomové jádro. S nimi se tedy obvykle přímo nesetkáváme.
(Mluvíme raději o obecnější interakci = vzájemném působení, než o silách,
protože "síla" už znamená popis vektorovou veličinou, a tím i v rámci
klasické teorie.)
S gravitací se známe docela důvěrně, a víme, za co může a za co ne.
Vše ostatní (tření, tuhost, pružnost, chemická vazba atd.) padá na vrub
elektromagnetické interakci - té, která drží pohromadě atomy (z jádra a
elektronů), molekuly (z atomů) a tělesa (z molekul). Tu je však nutno
použít v celkovém rámci nikoli klasické mechaniky, ale kvantové (podle
klasické teorie by neexistovaly nabité útvary, stabilně se držící jen svými
elektromagnetickými, případně gravitačními silami). Tedy:
Můj prst drží pohromadě (stabilní velikost daná rovnováhou
elektromagnetických sil držících pohromadě mou kůži a moje svaly).
Cvrnknu-li, měním "chemickou energii" (tj. vnitřní energii danou chemickými
vazbami - sdílení elektronů, tedy opět elmag. interakce) v mechanickou
(pohyb špičky prstu). Při srážce se kulička prakticky nezdeformuje, ale můj
prst ano - stlačí se, poté se ze stlačení "dopruží" do původního tvaru a
urychlí tím kuličku. Jak stlačení, tak restituci zajišťují tytéž elmag.
síly, které drží pohromadě mé svaly a kůži.
Dotaz: Při anihilaci se uvolňuje obrovské množství
energie, mě by zajímalo v jaké formě. Je to nějaká forma elektromagetického
záření či proud nějakých částic, popřípadě jakých. (Petr Hanuška)
Odpověď: Při anihilaci se uvolňuje energie v podobě různých částic, v
nejjednodušším případě například dva fotony (tedy kvanta
elektromagnetického záření), mohou se narodit ale i spousty dalších částic
(záleží především na energii, která je k dispozici). Například v americké
laboratoři FNAL se srážejí protony s antiprotony při energiích 1+1 TeV a
narodí se dost nových částic, viz.:
http://www.fnal.gov/pub/now/live_events/index.html .
