수소와 헬륨의 질량비와 개수비

수소와 헬륨의 질량비와 개수비

 

 

수소와 헬륨의 질량비는 대략 3 : 1이다. 수소와 헬륨의 원자 개수비에 가장 가까운 것은?

A) 10 : 1

B) 1 : 10

C) 6 : 1

D) 12 : 1

 

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수소 원자 1개의 질량 = 양성자 1개 = 1 이고,

헬륨 원자 1개의 질량 = 양성자 2개 + 중성자 2개 = 4 이다.

( 양성자의 질량 = 중성자의 질량 )

 

 

 

[설명 1]

질량비 = 수소 : 헬륨 = 3 : 1

( 라고 문제에서 주어졌다. )

 

 

수소 원자는 질량 1당 1개이므로, 질량 3 → 개수 3 이 되고,

헬륨 원자는 질량 4당 1개이므로, 질량 1 → 개수 1/4 이 되므로,

( 질량 : 개수 = 4 : 1 = 1 : x 이므로, 4x = 1, x = 1/4 )

 

개수비 = 수소 : 헬륨 = 3 : 1/4

( 개수는 정수이어야 하므로, 4씩 곱하면, )

= 12 : 1

 

 

 

[설명 2]

질량비 = 수소 : 헬륨 = 3 : 1

( 4씩 곱하면, )

= 12 : 4

 

 

수소 원자는 질량 1당 1개이므로, 질량 12 → 개수 12 가 되고,

헬륨 원자는 질량 4당 1개이므로, 질량 4 → 개수 1 이 되므로,

 

개수비 = 수소 : 헬륨 = 12 : 1

 

 

 

답: D) 12 : 1

 

 

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우주 나이로 3분 정도 되었을 때,

양성자와 중성자의 개수비는 7 : 1이 됩니다.

 

개수비가 7 : 1 이므로,

예를 들어, 양성자 14개, 중성자 2개가 있다고 가정해 봅시다.

 

 

수소 원자핵은 양성자 1개로 구성되고,

헬륨 원자핵은 양성자 2개 + 중성자 2개로 구성되므로,

만약 헬륨 원자핵이 1개 생성되고,

남아있는 양성자가 모두 수소 원자핵이 된다면,

수소와 헬륨의 원자 개수비는 12 : 1이 됩니다.

 

 

양성자와 중성자의 질량은 거의 같으므로,

양성자와 중성자의 질량을 각각 1이라 가정하면,

수소 원자핵 12개의 질량 = 12 가 되고,

헬륨 원자핵 1개의 질량 = 4 가 되므로,

수소와 헬륨의 질량비는 12 : 4 = 3 : 1이 됩니다.

 

 

 

 

[키워드] 수소와 헬륨 기준문서, 양성자와 중성자 기준문서, 빅뱅 기준문서