Um die Änderung der Masse einer Aluminiumkugel zu berechnen die mit einer positiven Ladung aufgeladen ist, müssen wir die Anzahl der fehlenden Elektronen bestimmen und ihre Gesamtmasse berechnen. Die Masse der fehlenden Elektronen wird dann von der Ausgangsmasse der Kugel abgezogen.
Zuerst müssen wir die Anzahl der fehlenden Elektronen aus der Ladungsstärke ableiten. Eine positive Ladung bedeutet – dass Elektronen fehlen. Die Ladungsmenge einer Elektronenladung beträgt 1⸴6 * 10^-19 Coulomb (C). Daher können wir die Anzahl der fehlenden Elektronen berechnen, indem wir die gegebene Ladung durch die Ladungsmenge eines Elektrons teilen:
Anzahl der fehlenden Elektronen = Ladung / Ladungsmenge eines Elektrons
In diesem Fall beträgt die gegebene Ladung 1⸴2 * 10^-9 C. Setzen wir diese Werte in die Formel ein:
Anzahl der fehlenden Elektronen = 1⸴2 10^-9 C / 1⸴6 10^-19 C
Die Ladungsmenge cancelt sich und wir erhalten:
Anzahl der fehlenden Elektronen
7⸴5 * 10^9 Elektronen
Als nächstes müssen wir die Gesamtmasse der fehlenden Elektronen berechnen. Die Ruhemasse eines Elektrons beträgt 9⸴10938 * 10^-31 Kilogramm (kg). Um die Gesamtmasse der fehlenden Elektronen zu berechnen, multiplizieren wir die Anzahl der fehlenden Elektronen mit der Ruhemasse eines Elektrons:
Gesamtmasse der fehlenden Elektronen = Anzahl der fehlenden Elektronen * Ruhemasse eines Elektrons
Setzen wir die Werte in die Formel ein:
Gesamtmasse der fehlenden Elektronen
7⸴5 10^9 Elektronen 9⸴10938 * 10^-31 kg
Die Einheiten canceln sich und wir erhalten:
Gesamtmasse der fehlenden Elektronen
6⸴8 * 10^-21 kg
Schließlich ziehen wir die Gesamtmasse der fehlenden Elektronen von der Ausgangsmasse der Aluminiumkugel ab. Die gegebene Ausgangsmasse beträgt 101⸴4 Gramm was 0⸴1014 Kilogramm entspricht. Setzen wir die Werte in die Formel ein:
Änderung der Masse = Ausgangsmasse - Gesamtmasse der fehlenden Elektronen
Änderung der Masse
0⸴1014 kg - 6⸴8 * 10^-21 kg
Die Einheiten bleiben unverändert und wir erhalten:
Änderung der Masse
0⸴1014 kg
Daher beträgt die Änderung der Masse der Aluminiumkugel die durch die positive Ladung bewirkt wird, ungefähr 0⸴1014 Kilogramm.
Berechnung der Änderung der Masse einer aufgeladenen Aluminiumkugel
Wie berechnet man die Änderung der Masse einer Aluminiumkugel, die mit einer bestimmten Ladung positiv aufgeladen ist?