電荷の問題

質問

１tonの物質に１Ｃの負電荷が帯電しているとき、この電荷は物質に含まれる総負電荷の何％にあたるか？（陽子の質量ｍ＝１，６７×１０＾（－２７）ｋｇで物質中の陽子数と中性子数は同数で同質量とする）

という問題がわかりません。どなたか教えてください。

回答No.2

Umada · ベストアンサー

方針はsen-senさんの仰る通りです。
考え方をもう少し詳しく書いてみたいと思います。

まず、陽子/中性子/電子の性質をざっと整理してみます。

陽子　質量：1.67×10^(-27) [kg]　有する電荷：1.602×10^(-19) [C]
中性子　質量：陽子とだいたい同じ　電荷　持たない
電子　質量：陽子の約1840分の1　有する電荷：-1.602×10^(-19) [C]

これらの基本的性質は物理の基礎的知識として覚えておいてください。
電子の質量は陽子や中性子に比べて極めて小さいので、このような問題では無視をします。

さて1 [t]の物質に陽子・中性子が合計で何個入っているかというと
10^3 [kg]÷(1.67×10^(-27) [kg]) = 599×10^27[個]
です。
題意より半分が陽子だそうですから、陽子は
300×10^27[個]
詰まっています。

そもそもの原子の構造を考えていただければお分かりのように、通常は陽子と電子は同じ数だけ入っています。
ですから電子もその1 [t]の物質の中に
300×10^27[個]
だけ入っているわけです。
電子をこれだけ寄せ集めれば
300×10^27[個]×(-1.602×10^(-19)) [C/個]
だけの電荷となります。
すなわち
481×10^8 [C]
の電荷が存在します。
1 [C]とをこれと比較すると
1÷(481×10^8)=20.8×10^(-12)
となって、その物質が持っている電荷にくらべると無視できるくらい小さいことが分かります。
パーセントへの換算はセルフサービスでいいですよね。

回答No.1

sen-sen

物質中の総陽子数を求めて、それが物質中の原子内の電子数に等しいと仮定すると、電子一つの電荷が1.602×10^-19であることから、総電荷が求まるでしょう。それと１Ｃを比較してはいかがでしょうか。