Ako su atomi uglavnom prazan prostor, zašto predmeti izgledaju čvrsti?

Hemičar Džon Dalton predložio je teoriju da su sva materija i predmeti sastavljeni od čestica zvanih atomima, a ovo je i dalje prihvaćeno od strane naučne zajednice, skoro dva vijeka kasnije. Svaki od ovih atoma je sastavljen od neverovatno male jezgre, pa čak i manjih elektrona, koji se kreću prilično daleko od centra.

Ako zamislite stol koji je milijarde puta veći, njegovi atomi bi bili veličine lubenice. Ali i pored toga, jezgro u centru bi i dalje bilo premalo da bi se vidjelo, a elektroni bi i dalje plesali oko njega. Pa zašto naši prsti jednostavno ne prolaze kroz atome, i zašto svjetlost ne prolazi kroz praznine?

Da objasnim zašto bi trebali pogledati elektrone. Nažalost, mnogo toga što smo učili u školi je pojednostavljeno – elektroni ne kruže oko centra atoma kao planete oko Sunca, kao što ste mogli i naučiti. Umesto toga, mislite na elektrone poput roda pčela ili ptica, gdje su pojedinačni pokreti suviše brzi za praćenje, ali i dalje vidite oblik ukupnog rojka.

Elektronski ‘ples’

U stvari, elektronski ples – ne postoji bolji izraz za to. Ali to nije slučajan ples – to je više kao ples, gdje se kreću u setu obrazaca, sljedeći korake koje propisuje matematička formulacija nazvana po jednadžbi od Erwina Schrödingera.

Slika: Elektroni su kao jato ptica

Ti šabloni mogu varirati – neki su spori i nježni, kao valcer, neki su brzi i energični, poput Charlestona. Svaki elektron drži isti obrazac, ali jednom za neko vrijeme može se promjeniti na drugi, sve dok nijedan drugi elektron ne radi više taj obrazac. Nema dva elektrona u atomu istog koraka: ovo pravilo se zove Princip isključenja.

Iako se elektroni nikad ne umaraju, doći do bržeg koraka, uzima energiju. A kada se elektron spušta u sporiji uzorak gubi energiju. Dakle, kada energija u obliku svjetlosti padne na elektron, može apsorbovati neku energiju i pomjeriti se na viši, brži “plesni” uzorak. Svjetlosna zraka neće proći kroz naš sto, pošto su elektroni u svim atomima željni da privuku neku energiju iz svjetlosti.

Poslije veoma kratkog vremenskog perioda oni bi izgubili ovu energiju, možda ponovo kao svjetlost. Promjene u obrascima apsorbcije i emitovanja svjetlosti daje refleksiju i boje – tako da vidimo sto kao čvrst.

Otpor kada se dodirne

Slika: Otpor stola je jak

Ako dodirnete sto, onda se elektroni iz atoma u prstima približavaju elektronima u atomima stola. Pošto se elektroni u jednom atomu približavaju jezgru drugog, promjene u njihovim plesovima se mijenjaju. Ovo je zbog toga što elektron u niskom energetskom nivou oko jedne jezgre ne može učiniti isto oko druge – taj prorez već uzima jedan od sopstvenih elektrona. Novajlija mora stupiti u nenaseljenu, energetskiju ulogu. Ta energija mora biti isporučena, a ne od svjetla ovog puta, već od sile koju dobije od vaših prstiju.


Tako gurati dva atoma blizu jedan drugom uzima energiju, jer svi njihovi elektroni treba da idu u prazno visoko energetsko stanje. Pokušavati da gurate sve atome stola i atome prstiju zajedno zahtijeva jako puno energije – više nego što mogu isporučiti mišićeđi. Osjećate to kao otpor na vašim prstima, zbog čega se i stolica osjeća čvrstom na vaš dodir.

Izvor: www.theconversation.com

 1,382 total views,  8 views today

Arnes K.

Ja sam nastavnik i profesor fizike koji nastoji da ispuni rupe u svom i svačijem znanju kako bi svi bili bolje informisani i mogli da donosimo bolje odluke i živimo bolji život.

Šta vi mislite o ovom? Ostavite vaš komentar i podijelite mišljenje sa svima.

Sva Fizika
%d bloggers like this: