Atomen
 

Okee ik ben nogal een leek als het gaat om atomen dus zou ik daar graag meer over willen weten. Het enige wat ik "denk" te weten is dat ongeveer alles bestaat uit atomen. Maar kun je dan niet beter zeggen dat alles uit elektriciteit bestaat, omdat atomen toch daaruit bestaan of zit ik nu mis? Ook dacht ik ooit gehoord te hebben dat atomen trillen. Als een atoom niet trilt kan het niet bestaan. Hoe slomer een atoom trilt hoe vaster het object, hoe sneller het trilt hoe fijner het object? Maar als men in de toekomst een machine kan uitvinden die atomen slomer kan laten trillen, zou mijn dan een banaan zo hard kunnen laten worden als steen? Kortom jullie horen wel dat ik er bijna tot niks vanaf weet kan iemand me hier meer over vertellen?

Volgens het klassieke atoommodel is een atoom opgebouwd uit een kern, waarin zich neutronen en protonen bevinden. Om de kern van het atoom bevinden zich de elektronen in een aantal schillen. Noemen we de elektrische lading van een proton gemakshalve even +1, dan heeft het neutron de ladig 0 en het elektron de lading -1. In een atoom is de totale hoeveelheid lading altijd gelijk aan nul omdat een atoom evenveel protonen als elektronen bevat. Een atoom is elektrisch gezien dus altijd neutraal.

In een vaste stof trillen de atomen om een evenwichtsstand. Naarmate de temperatuur hoger is zal zo'n atoom meer trillingen uitvoeren. Koel je de vaste stof af tot -273°C (het absolute nulpunt van temperatuur), dan is zo'n atoom volledig in rust. Het is dus nog steeds in de vaste stof aanwezig, maar het heeft bij het absolute nulpunt van temperatuur geen trillingsenergie meer. Om een banaan zo hard als steen te laten worden hoef je hem alleen maar in vloeibare stikstof of een ander vloeibaar gas onder te dompelen. Als je vervolgens de banaan uit dat vloeibare gas haalt en er met een hamer op tikt zul je zien dat de banaan door de extreme afkoeling zo broos is geworden dat hij spontaan in diverse stukken uit elkaar valt.

Als er dus een absolute nulpunt is bereikt dan bewegen de atomen dus niet meer. Maar is er dan ook een absolute pluspunt? Of kunnen atomen voor altijd sneller worden met trillen?

Een absoluut nulpunt bestaat niet, maar dat heeft niet direct hier mee te maken (maar eerder met de definitie van temperatuur zelf).

Bovendien is het quantummechanisch onmogelijk wat je zegt. Als het atoom stil zou kunnen staan is dat een schending van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Deze stelt namelijk dat je niet én de plaats van het atoom én de snelheid van het atoom heel nauwkeurig kan weten of meten. Als het atoom echt stil zou staan zou je precies weten wat de snelheid ervan is, en dat is nou eenmaal verboden.

Dat zou misschien een 100e graad schelen,of zelfs nog veel minder.


ps Ik denk dat het absolute pluspunt ligt bij de temp die nodig is om kernfusie uit te voeren.

Hoe werkt dan een atoombom? Juist door atomen sneller te laten trillen krijg je een ontploffing of zo?

Het absolute nulpunt bestaat wel en is ongeveer -273,15 graden Celsius, en gedefinieerd als 0 graden Kelvin. Uit de derde hoofdwet van de thermodynamica volgt echter dat het absolute nulpunt nooit bereikt kan worden.

Nee, een atoombom werkt door middel van splijting van uranium-235-atomen. Hierbij gaat massa verloren wat wordt omgezet in energie (warmte en licht) volgens E = mc². Het proces wordt in gang gezet door middel van het beschieten met neutronen.

mischien moet je vermelden dat uranium-235 alleen maar gebruikt wordt omdat de atoom daarvan instabiel is, en dus makkelijker te splijten.

wat niet wil zeggen dat het onmogelijk is dat een atoom stil zou kunnen staan; we zouden het alleen niet kunnen meten.

het absolute nulpunt (wat temperatuur betreft) bestaat wel en is 0 K (kelvin). Op dat punt kan de stof simpelweg niet kouder worden (dwz dat de atomen niet langzamer kunnen bewegen), dus dan zou je wat atoombewegingen betreft ook een nulpunt hebben, wat wij dan weer niet zouden kunnen meten.

Je hebt gelijk dat er wel een absoluut nulpunt bestaat, maar een systeem kan deze nou eenmaal niet bereiken. En dat bedoelde ik eigenlijk ;)

Het "meten" heeft er niet direct iets mee te maken. Het onzekerheidsprincipe is veel fundamenteler dan dat. Maar je hebt gelijk dat er een residu-energie/nulpuntsenergie overblijft, naarmate je atomen afkoelt. Maar dit is niet echt wat ik het absolute nulpunt zou noemen.

Maar temperatuur is veel maffer dan dat. Want temperatuur kan namelijk wel negatieve waardes aannemen (dus kleiner dan het absolute nulpunt).

Okee atomen die sneller trillen zorgen voor warmte, en atomen die langzamer trillen zorgen voor koud. Maar... Hoe zit het dan met hardheid? Want je kan dan wel een banaan in de stikstof doen, maar deze word dan broos en is zo kapot. Hoe zit het bijvoorbeeld met de atomen van een diamant? Deze trillen dan neem ik aan ook erg langzaam? En licht? Daarvan trillen de atomen dan supersnel, maar licht hoeft niet altijd heet te zijn, tis ingewikkeld of niet?

Licht is een elektromagnetisch golfverschijnsel en heeft geen massa, dus licht is niet opgebouwd uit atomen. Misschien is het een idee voor je om eens een kijkje te nemen op http://www.phys.uu.nl/~wwwnatdc/lokaal/lokaal.html

Ow okee. :|

De hardheid van een materiaal kan meerdere oorzaken hebben. De reden dat een diamant zo sterk is, is vanwege de manier waarop de atomen onderling staan geordend. Hoe het bij een diamant precies zit, weet ik ook niet ;)

Maar bij een metaal wordt de hardheid niet direct bepaald door de atomen, maar door de geleidingselektronen. Dit zijn de elektronen die niet gebonden zijn aan een atoom, doordat dit atoom net niet sterk genoeg is om het elektron bij zich te houden. Het elektron kan daardoor erg makkelijk van atoom naar atoom overspringen, en kan daarom min of meer vrij door het hele metaal bewegen. Zou je alle geleidingselektronen in 1 richting laten lopen, dan heb je dus elektriciteit.

Maar de vrije elektronen zullen ook invloed op elkaar hebben. Het verhaal is weer wat technisch. Elektronen zijn fermionen, en kunnen daardoor niet in dezelfde energietoestand zitten. Hierdoor zal er indirect een druk ontstaan, die andere elektronen van buitenaf afstoot. Dit staat bekend als de Fermi-druk, en is de oorzaak waarom metalen zo hard kunnen zijn. Die druk is puur quantummechanisch van aard, en heeft niks met de elektrische afstoting van de elektronen onderling te maken.

Euh, je bent 17, heb je geen natuurkunde gehad?

Dit klinkt interessant, hier heb ik nog nooit van gehoord. Heb je misschien een link met wat uitleg of iets dergelijks?

Alleen biologie en scheikunde, maar daar heb ik dit soort onderwerpen nooit gehad. Dus vandaar dat ik nu veel vraag en zoek op het internet, maar het is ooit onduidelijk.

Wat waren moleculen trouwens?

Moleculen zijn deeltjes die uit 2 of meer atomen zijn opgebouwd. Zo is een watermolecuul bijvoorbeeld uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom opgebouwd

Ik wel, maar ik snap er ook niets van :) Dus ik wil ook wel wat uitleg.

Ik heb het uit me boek ;) Maar hier kan je er wel wat over lezen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature

Als je eenmaal de definitie van temperatuur weet/begrijpt, dan is zoiets als "negatieve temperatuur" wel begrijpelijk. Het komt er op neer dat een negatieve temperatuur in feite nog groter is dan een "oneindige temperatuur". Heb je 2 systemen, waarvan 1 een negatieve temperatuur heeft, dan heeft in feite dit systeem in "hogere" temperatuur dan het andere systeem. Staan de 2 systemen met elkaar in contact, dan zal er energie van de negatieve naar de positieve temperatuur overgaan. Goed, dat maakt het verhaal natuurlijk veel duidelijker ;)

De definitie van temperatuur is als volgt:

1/T = dS/dE

Waarbij T de temperatuur van "het systeem" voorstelt en dS/dE de verandering in entropie van het systeem (dS), ten gevolge van een verandering van de energie van het systeem (dE). Wat entropie precies inhoudt, ga ik nu niet uitleggen, maar je kan het min of meer opvatten als een maat voor de wanorde van het systeem. Belangrijk is om te weten dat de temperatuur niet gelijk staat aan "de kinetische energie van de deeltjes". Het is een veel algemener begrip dan dat, en je kan het in sommige gevallen zien als een maat voor de kinetische energie van de afzonderlijke deeltjes.

De definitie van temperatuur kan je bijvoorbeeld voorstellen als volgt: wanneer je een gas verwarmt, voeg je energie toe (dE). De entropie van een ideaal gas is in de orde van: S ~ ln[E] (wat analytisch is af te leiden). De afgeleide naar de energie is dus: dS/dE ~ 1/E. Dit betekent dat voor een ideaal gas de temperatuur recht evenredig is met de energie: T ~ E. Niet zo heel gek dus. Het houdt simpelweg in dat de temperatuur stijgt als je energie toevoegt.

Maar er zijn ook systemen waarin dit niet zo gaat. Stel dat je aan een systeem energie kan toevoegen zonder dat de entropie verandert. In dat geval is dS/dE simpelweg 0, maar dat betekent dat de temperatuur oneindig groot wordt. Zou je een systeem hebben waarbij de entropie juist afneemt wanneer je er energie in stopt, dan heb je (je raadt het al) een negatieve temperatuur. Een voorbeeld van zo'n systeem is een para-magneet.

Ik denk niet dat ik echt een duidelijk verhaal heb beschreven, maar dat is vooral doordat ik veel definities niet echt uitleg (entropie voornamelijk). Temperatuur wordt in een (normaal) college statistische fysica pas na een paar weken behandeld...

Ik weet wel wat entropie is. Tenminste, zo ongeveer.

En temperatuur is toch de breedte van de Maxwellverdeling? Zoiets had ik er van begrepen.

Maar goed, ik zal die link eens lezen, misschien krijg ik er tijdens college dit jaar meer over te horen.

Again, temperatuur is veel algemener dan dat. Je kan temperatuur beter zien in termen van temperatuurverschil. Energie zal altijd stromen van een hogere naar een lagere temperatuur (als je er even vanuit gaat dat je geen arbeid verricht, anders kan het ook de andere kant op).

In het geval van een ideaal gas is het de kinetische energie van de deeltjes die de energie van het gas bepalen. In formulevorm: E = 3/2 N k T (N is het aantal deeltjes, T de temperatuur, k de constante van Boltzmann, gek genoeg is het type deeltje niet van belang). Temperatuur is hier, op een "evenredigheidsfactor" na, gelijk aan de kinetische energie van het gas. Geen wonder dat die twee begrippen vaak door elkaar worden gehaald.

Maar energie kan natuurlijk in veel meer soorten vormen voorkomen. De energie van een paramagneet in een extern magnetisch veld bijvoorbeeld gedraagt zich helemaal niet recht evenredig met de temperatuur. De temperatuur is dan ook een maat voor "hoe graag de paramagneet energie aan de omgeving afstaat". En in dat geval gaat het dus niet om kinetische energie.

Atomen kunnen volgens mij nooit helemaal stilstaan en niet bewegen. Want als iets niet beweegt , dan bevind het zich ook niet in de 4-de dimensie van tijd. En aangezien we wel tijd hebben in het universum , kan iets dus nooit echt stil staan.

Beweging is relatief, dus die beredenering slaat nergens op.

Bovendien, beweging in de tijd impliceert niet beweging in de ruimtelijke dimensies.

niet? Dus volgens jou is beweging in tijd , volkomen los te koppelen van de andere 3 dimensies? Zou dat wel heel erg knap vinden. Hoe moet ik me dan beweging in tijd voorstellen , zonder de andere 3 dimensies?

Materie of krachten bewegen altijd . Zij bevinden zich altijd in de 4-dimensies. Iets wat zich binnen die 4 -dimensies bevind , zal zich altijd bewegen. Als het ophoud te bewegen , houd het ook op te bestaan (of gaat over in een andere vorm).

Ik vraag me nu toch zeer af wat jij onder beweging verstaat...

Ik zeg helemaal niet dat tijd is los te koppelen van de ruimte. Wat ik zeg, is dat een object best stil kan staan en daarbij gewoon door de tijd reist. Beweging is immers relatief! Je kan namelijk altijd een referentiestelsel kiezen van waaruit het object stilstaat, namelijk het referentiestelsel dat met het object meebeweegt. Van daaruit gezien zal het object altijd stilstaan. En dat terwijl de tijd gewoon doorsabbelt. Dus ja, het object beweegt door de tijd heen. Maar niet door de ruimtelijke dimensies.

Dat die op de kleinste schaal niet opgaat komt weer door het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Die stelt dat de allerkleinste objecten helemaal geen vaste plaats kunnen hebben, en daarom is het ook onmogelijk om een geschikt referentiestelsel te kiezen. Gevolg: je kan geen referentiestelsel kiezen van waaruit gezien het object stil staat.

een object kan nooit stil staan. Want het object bevind zich in het universum. En alles in het universum beweegt. Noem eens 1 ding op in het universum wat niet beweegt? Ons referentiestelsel is het universum. Dus er is niets dat los van het universum , kan bewegen in tijd. Tenzij je God of de onbewogen beweger als referentie kader wil kiezen.

ps: beweging is : verplaatsing van positie van een iets (deeltje,licht,enz) binnen een 4-dimensionale ruimte.
Wat is beweging dan anders?

OK, nogmaals het zinnetje: beweging is relatief.

Dat houdt in dat een object voor de ene waarnemer wel kan bewegen, en voor de andere waarnemer niet. Er bestaat niet zoiets als een absoluut referentiestelsel, dus de vraag "Noem eens 1 ding op in het universum wat niet beweegt?" is totaal irrelevant. Je kan altijd een referentiestelsel kiezen van waaruit gezien een object beweegt. Maar je kan ook bijna altijd een referentiestelsel kiezen van waaruit gezien het object stilstaat (namelijk, dat stelsel dat meebeweegt met het object). Beweging is nou eenmaal niet absoluut. Dit is precies een axioma van de relativiteitstheorie: in alle inertiaalstelsels gelden dezelfde natuurwetten, oftewel: er bestaat geen absoluut inertiaalstelsel (inertiaalstelsel = speciaal soort referentiestelsel).

Dus ik kan best een referentiestelsel kiezen en vervolgens een object nemen dat in dat referentiestelsel stilstaat (als in: geen ruimtelijke beweging maakt). Maar dat object kan vervolgens wel door de tijd heen reizen (het bestaat immers).

In wiskundige taal: stel dat (x,t) de positie van het deeltje voorstelt, met x de ruimtelijke coordinaat en t de tijd-coordinaat. Dan stelt de actie (0,0) -> (1,1) een beweging van het punt x=0 naar het punt x=1 voor, over een tijdsspanne van t=0 tot t=1. Maar je kan ook de actie (0,0) -> (0,1) hebben. In dat geval verandert de ruimtelijke coordinaat niet, terwijl de tijd verloopt.

Dat er vervolgens wel andere inertiaalstelsels zijn van waaruit het object wel beweegt, doet er niet toe. Beweging is immers relatief. Stilstaan dus ook.

Conclusie: je kan best een object hebben dat ruimtelijk gezien stilstaat, en toch in de tijd beweegt. Maar dit gebeuren is slechts relatief aan de waarnemer. Iemand anders kan hetzelfde object, op hetzelfde moment wel zien bewegen door de ruimte heen. Beide beschrijvingen zijn consistent.

Nogmaals het zinnetje : er bestaat geen referentiestelsel buiten het universum om . Niemand is dus in staat om iets waar te nemen dat "werkelijk" stilstaat.Tenzij je me kunt vertellen welk stelsel meebeweegt met ons universum( het object) .Dus kunnen we geen referentiestelsel kiezen waaruit gezien een object stilstaat , omdat het enige werkelijk bestaande referentiestelsel het universum is. En zoals jij zeker moet weten , beweegt alles in ons universum.

beweging is dus niet relatief , maar eerder constant of bindend. Altijd gebonden aan "onze" 4 dimensies.
De wiskundige uitleg is goed , maar alleen hypotetisch. Want als je heel reël nadenkt weet je dat alles in het universum beweegt.
Dat is een realiteit.

Dat is een rare zin, want er is niet zoiets als 1 referentiestelsel. Het universum is niet een bol, die ergens rondzwerft en waarin wat sterretjes bewegen.

Ik probeer al de hele tijd uit te leggen dat er niet zoiets bestaat als "werkelijk stilstaan" of "werkelijk bewegen". Er is niet zoiets als een voorkeurstelsel in ons universum (het universum zelf is bovendien helemaal geen referentiestelsel). Er is niet een of ander onzichtbaar grid in het universum, waarvan ten opzichte alles beweegt.

Ik wil je er alleen nog op wijzen dat je met deze uitspraken de gehele moderne natuurkunde tegenspreekt. De speciale relativiteitstheorie heeft als uitgangspunt: er bestaat geen voorkeurstelsel; alle inertiaalstelsels zijn gelijk en in alle inertiaalstelsels gelden dezelfde natuurwetten. Dat jij hier tegenin wil gaan door te zeggen dat beweging constant of bindend is moet je zelf weten.

Ik wil alleen maar zeggen , dat alle referentiestelsels die we ook kiezen zich altijd binnen ons universum bevinden. Er is gewoon niets in het universum dat stilstaat , echt niets , want alles beweegt. Dat is een fysiek aantoonbaar en waarneembaar feit.
Ik kan dus makkelijk beweren dat alles beweegt , aangezien we nooit een referentiestelsel buiten ons universum kunnen kiezen , we dus ook nooit kunnen zeggen dat iets stilstaat in ons universum of dat ons universum stistaat ten opzichte van een of ander referentiestelsel.

Dus nogmaals : alles beweegt in ons universum , zoniet? vertel dan wat "echt" stilstaat. En dat moet jij dan kunnen zeggen als ik het fout heb. ;)

'Niets staat stil' en 'alles beweegt' zijn totaal betekenisloos zonder referentiekader.

Je kunt nooit bewegen, je kunt enkel bewegen vanuit een referentiekader. Je kunt nooit stil staan, je kunt enkel stil staan vanuit een referentiekader. Laat je dat referentiekader weg dan betekent het helemaal niets.

En dus?

Wat zegt dit over het feit dat alles beweegt binnen het universum?

weet ik , alleen is het universum wel overkoepelend. Alle andere referentiekader bevinden zich erbinnen.

Er is wel een onzichtbaar grid , namelijk een door de mens verzonnen r3-ruimte die wij gebruiken om unieke posities binnen die r3-ruimte te kunnen aangeven. Dus zover wij in de ruimte kunnen kijken , doen we hetgene imaginair indelen in een grid , met diverse posities. Dat dat grid niet werkelijk bestaat ben ik met je eens , maar we gebruiken het om specifieke locaties te kunnen aanduiden. En binnen dit grid bewegen alle "deeltjes" ten opzichte van elkaar. Met andere woorden , alles beweegt in het universum . Er is dus niets dat werkelijk stilstaat.

Conclusie: dit kan alleen theoretisch. Niet in de werkelijkheid. ;)

De starter zei iets van atomen om bananen hart te maken? Dat doe je toch al als je een banaan in de vriezer zet ;) Je kan niet zeggen dat alles uit elektriciteit bestaat. Want een Atoom heeft: protonen, elektronen en neutronen. In de protonen en elektronen zit er elektriciteit. Maar in de neutronen zit er niks. Vandaar de woord neutro=niks :o

Ja ik had laats dingen gehad over atomen :o

Dat z'n uitspraak betekenisloos is. Iets kan niet bewegen.

Je verwart lading met elektriciteit. Elektriciteit is transport van lading.

Ja met hard maken bedoel ik meer dat het ook stevig word, en dat het niet net als ijs zo makkelijk breekt. Het moet hard worden zonder temperatuurverschillen. Maar dat gaat dus denk ik niet.

Ziehier je andtwoord, Upke.

volgens mij is er wel een absolute maxiumtemperatuur.
nl. als de deeltjes waaruit massa bestaat met lichtsnelheid trillen. Deze kunnen ze niet bereiken (als ik het goed heb) dus is die temperatuur het maximum

Dat had ik als kind ook ooit bedacht.

Alleen als iets me lichtsnelheid trilt veranderd die dus ook keihard van richting.

Dat kost ongelofelijk veel energie, het is een ongelofelijk hoge temperatuur lijk me. Niet iets practisch. Trouwens zal de maximum temperatuur voor elk deeltje dan anders zijn. En die is sowiezo al erg moeilijk te berekenen lijkt me.

Zou je moleculen niet stil kunnen krijgen door, door middel van zwaartekracht, de dichtheid zo enorm te verhogen dat ze gewoon vast zitten? Of zit er dan iets mis met de electronen die eromheen zweven?
Kunnen de electronen van de atomen van een zwart gat nog wel normaal om hun atoom heen draaien als de zwaartekracht zo hoog is dat er zelfs met lichtsnelheid niet tegen op te botsen is?

Nou, stilzetten weet ik niet.

Maar in een zwart gat zijn alle atomen samengeklonterd tot een grote massa neutronen. De electronen 'storten' dan schijnbaarook neer in de atoomkern waar ze de protonen veranderen in neutronen.

Hetzelfde gebeurd in een neutronenster.

De vraag is enkel wat er precies gebeurd. Quantummechanice zwaartekracht is een nog te onbekend effect. Ik weet niet in hoeverre ik achterloop op de nieuwste ontwikkelingen.

Maar ik weet niet in hoeverre de deeltjes dan stil kunnen gaan staan.

Stilstaan kan niet vanwege tegenspraak met het onzekerheidsprincipe van Heisenberg.