Question

Почему масса атома водорода ненамного отличается от массы протона?

Намного ли отличаются размеры атома водорода от размеров протона?

Answer 1

Известно, что ядро атома водорода состоит из одного только протона. Не будем касаться изотопов, в которых появляются нейтроны, примерно равные по массе протону. Следовательно мы можем полагать, что ядро атома водорода весит столько же сколько весит протон.

Ну а сам атом водорода имеет еще и электрон, частицу, которая в 1800 раз легче протона. Это очень большая разница в массе, не даром электрон относят к лептонам, то есть легким частицам. Следовательно масса атома водорода должна быть на самую малость больше массы протона, на ту самую незначительную добавку от одного электрона.

Что касается размеров, то следует запомнить, что все в природе состоит главным образом из пустоты. Размер атома водорода намного больше размера протона именно из-за электрона, который образует электронное облако.

Answer 2

Масса атома водорода отличается от массы протона на массу электрона, который в атоме водорода вращается вокруг протона. Собственно, размер атома водорода определяется диаметром орбиты электрона, и он намного больше протона.

Answer 3

Атом водорода состоит из протона и электрона. В школе нас учили, что электрон вращается вокруг ядра (протона). Но этот пережиток идёт ещё со времён планетарной модели атома водорода, предложенной Бором. Впоследствии было установлено, что планетарная модель неверна, и от неё отказались. Но вот от представления о том, что электрон вращается вокруг протона (в общем случае, электроны в атомах вращаются вокруг ядер) отказаться забыли, и вот по инерции мышления все продолжают писать, что электрон вращается вокруг ядра, хотя мне не известны доказательства такого вращения. Однозначно можно только утверждать, что атом состоит из ядра и электронов. Поскольку ядро атома водорода представляет собой просто протон, можно утверждать, что атом водорода состоит из протона и электрона. А уж как они между собой взаимодействуют, пока одному богу известно.

Но, вернёмся к нашим баранам, т.е. к вопросу. Масса электрона примерно в 1840 раз меньше массы протона. Поэтому, если выражать массу атома водорода и массу протона в единицах массы электрона, то получится, что масса протона - 1840, а масса атома водорода - 1841. разница очень невелика.

Размер протона оценивается порядка 10^(-13) см, или иначе (10^(-15) м). За размер атома водорода принимают размер пространства вокруг ядра (протона), в которой может находиться электрон. Теоретически, электрон может находиться в любом месте, на любом расстоянии от ядра, но можно выделить какую-то область с максимальной вероятностью. Представьте себе, что на Вас налетел рой мошек. Одни находятся близко к Вам, другие дальше. Но если рой состоит, к примеру, из миллиона мошек, то 900000 из них будут находиться от Вас на расстоянии не более 1 м. Аналогично, усредняя все возможные положения электрона относительно ядра (протона) получают некоторую сферическую область радиусом порядка 10^(-8) см, или иначе 10^(-10)м. Таким образом, если представить себе, что удалось увеличить атом водорода в 10^13 раз, то получится примерно такая картинка: вокруг горошины диаметром около 1 см вьётся рой мошек, и размер роя достигает 1 км.

О размере электрона пока вопрос не стоит, во всяком случае, я не настолько хорошо знаю физику, поэтому я не знаю, ставят ли физики вообще перед собой такой вопрос.