Номер 46.19, страница 169 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 46. Сведения о строении атома. Глава 7. Электрические явления - номер 46.19, страница 169.

46.19 [1222] Алюминиевой палочке сообщили положительный заряд. Что произошло с некоторым числом атомов алюминия? Заметно ли изменилась масса палочки?

Что произошло с некоторым числом атомов алюминия?

В обычном состоянии любое тело, включая алюминиевую палочку, электрически нейтрально. Это означает, что число положительно заряженных протонов в ядрах атомов равно числу отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядер.
Чтобы сообщить телу положительный заряд, необходимо удалить с него часть его электронов. Атомы, из которых состоит тело, при этом теряют электроны.
Атом, потерявший один или несколько электронов, перестает быть электрически нейтральным. В нем количество протонов становится больше количества электронов, и он превращается в положительно заряженный ион.
Следовательно, когда алюминиевой палочке сообщили положительный заряд, это означает, что некоторое число ее атомов потеряло свои электроны и превратилось в положительные ионы алюминия.

Ответ: Некоторое число атомов алюминия потеряло электроны и превратилось в положительно заряженные ионы.

Заметно ли изменилась масса палочки?

Теоретически, масса палочки изменилась. Поскольку палочка приобрела положительный заряд за счет потери электронов, а каждый электрон имеет массу, то общая масса палочки уменьшилась. Однако это изменение настолько мало, что его невозможно заметить или измерить обычными способами. Проведем расчет, чтобы убедиться в этом.

Дано:

Масса покоя электрона $m_e \approx 9.11 \times 10^{-31}$ кг
Элементарный заряд (модуль заряда электрона) $e \approx 1.6 \times 10^{-19}$ Кл
Для примера возьмем величину сообщенного заряда $q = 10$ нКл.

$q = 10 \text{ нКл} = 10 \times 10^{-9} \text{ Кл} = 10^{-8}$ Кл

Найти:

$\Delta m$ — изменение массы палочки.

Решение:

1. Найдем количество электронов $N$, которые покинули палочку. Общий заряд $q$ связан с количеством электронов $N$ и элементарным зарядом $e$ соотношением:
$q = N \cdot e$
Отсюда выразим и вычислим количество ушедших электронов:
$N = \frac{q}{e} = \frac{10^{-8} \text{ Кл}}{1.6 \times 10^{-19} \text{ Кл}} = 6.25 \times 10^{10}$ электронов.

2. Теперь найдем массу, которую потеряла палочка. Эта масса равна суммарной массе всех ушедших электронов:
$\Delta m = N \cdot m_e$
$\Delta m = (6.25 \times 10^{10}) \cdot (9.11 \times 10^{-31} \text{ кг}) \approx 5.69 \times 10^{-20}$ кг.

Как видно из расчета, уменьшение массы составляет величину порядка $10^{-20}$ кг. Масса же самой палочки, скорее всего, составляет десятки или сотни граммов (например, 50 г = 0.05 кг). Изменение массы настолько ничтожно по сравнению с общей массой палочки, что его невозможно зафиксировать никакими, даже самыми точными, весами. Поэтому изменение массы считается незаметным.

Ответ: Масса палочки уменьшилась, но это изменение абсолютно незаметно.