TED-Ed
Jon Bergmann: Just how small is an atom?
Filmed:
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Just how small are atoms? Really, really, really small. This fast-paced animation from TED-Ed uses metaphors (imagine a blueberry the size of a football stadium!) to give a visceral sense of just how small atoms are. Lesson by Jon Bergmann, animation by Cognitive Media.
Jon Bergmann - Educator
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
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(Musik)
Wahrscheinlich weißt du schon, dass alles
00:26
You probably already know
0
13809
1200
aus winzigen Teilen besteht, den Atomen,
00:28
everything is made up
of little tiny things called atoms
of little tiny things called atoms
1
15033
2690
und vielleicht sogar, dass jedes Atom
aus noch kleineren Partikeln besteht:
aus noch kleineren Partikeln besteht:
00:30
or even that each atom
is made up of even smaller particles
is made up of even smaller particles
2
17747
2961
Protonen, Neutronen und Elektronen.
00:33
called protons, neutrons and electrons.
3
20732
2122
Und du hast bestimmt gehört,
dass Atome klein sind.
dass Atome klein sind.
00:35
And you've probably heard
that atoms are small.
that atoms are small.
4
22878
2287
Hast du dich mal gefragt,
wie klein Atome tatsächlich sind?
wie klein Atome tatsächlich sind?
00:38
But I bet you haven't ever thought
about how small atoms really are.
about how small atoms really are.
5
25189
4160
Nun, die Antwort ist: Sie sind wirklich,
wirklich, wirklich klein.
wirklich, wirklich klein.
00:42
Well, the answer is
that they are really, really small.
that they are really, really small.
6
29373
3716
Du willst wissen, wie klein genau Atome sind?
00:46
So you ask, just how small are atoms?
7
33908
3039
Um das zu verstehen, müssen wir
uns folgende Frage stellen:
uns folgende Frage stellen:
00:49
To understand this,
let's ask this question:
let's ask this question:
8
36971
3073
Wie viele Atome sind in einer Grapefruit?
00:53
How many atoms are in a grapefruit?
9
40068
1908
Angenommen, dass die Grapefruit
nur aus Stickstoffatomen besteht,
nur aus Stickstoffatomen besteht,
00:55
Well, let's assume that the grapefruit
is made up of only nitrogen atoms,
is made up of only nitrogen atoms,
10
42721
3429
was gar nicht stimmt, aber es gibt
Stickstoffatome in einer Grapefruit.
Stickstoffatome in einer Grapefruit.
00:59
which isn't at all true, but there
are nitrogen atoms in a grapefruit.
are nitrogen atoms in a grapefruit.
11
46174
3658
Damit du dir das vorstellen kannst,
blasen wir jedes Atom
blasen wir jedes Atom
01:02
To help you visualize this,
let's blow up each of the atoms
let's blow up each of the atoms
12
49856
3031
auf die Größe einer Blaubeere auf.
01:05
to the size of a blueberry.
13
52911
1813
Wie groß wäre dann die Grapefruit?
01:07
And then how big
would the grapefruit have to be?
would the grapefruit have to be?
14
54748
3148
Sie hätte dieselbe Größe wie –
die Erde.
die Erde.
01:10
It would have to be the same size of
-- well, actually, the Earth.
-- well, actually, the Earth.
15
57920
4029
Verrückt! Heißt das, wenn ich
die Erde mit Blaubeeren auffüllen würde,
die Erde mit Blaubeeren auffüllen würde,
01:14
That's crazy!
16
61973
1016
01:16
You mean to say that if I filled
the Earth with blueberries,
the Earth with blueberries,
17
63013
2821
da so viele wären wie
Stickstoffatome in einer Grapefruit?
Stickstoffatome in einer Grapefruit?
01:18
I would have the same number
of nitrogen atoms as a grapefruit?
of nitrogen atoms as a grapefruit?
18
65858
2977
Genau! Also, wie groß ist das Atom?
01:21
That's right!
19
68859
1000
01:23
So how big is the atom?
20
70258
1533
Nun, es ist wirklich, wirklich,
wirklich, wirklich klein.
wirklich, wirklich klein.
01:25
Well, it's really, really small!
21
72761
1741
Und weißt du was?
01:28
And you know what?
It gets even more crazy.
It gets even more crazy.
22
75541
2435
Es wird noch verrückter.
01:31
Let's now look inside of each atom
-- and thus the blueberry, right? --
-- and thus the blueberry, right? --
23
78000
3773
Schauen wir mal in jedes Atom hinein –
also in die Blaubeere –
also in die Blaubeere –
Was siehst du?
01:34
What do you see there?
24
81797
1113
In der Mitte des Atoms befindet sich
der sogenannte Atomkern,
der sogenannte Atomkern,
01:35
In the center of the atom
is something called the nucleus,
is something called the nucleus,
25
82934
2721
der Protonen und Neutronen beinhaltet,
01:38
which contains protons and neutrons,
26
85679
1727
und außen sind Elektronen.
01:40
and on the outside, you'd see electrons.
27
87430
2061
Wie groß ist der Atomkern also?
01:42
So how big is the nucleus?
28
89515
1461
Wenn Atome wie Blaubeeren in der Erde sind,
wie groß wäre der Atomkern?
wie groß wäre der Atomkern?
01:44
If atoms are like blueberries
in the Earth,
in the Earth,
29
91381
2135
01:46
how big would the nucleus be?
30
93540
1777
Vielleicht erinnerst du dich an Bilder
des Atoms aus dem Physik-Unterricht,
des Atoms aus dem Physik-Unterricht,
01:48
You might remember the old pictures
of the atom from science class,
of the atom from science class,
31
95341
3217
mit einem winzigen Punkt und
einem Pfeil, der zum Atomkern zeigt.
einem Pfeil, der zum Atomkern zeigt.
01:51
where you saw this tiny dot on the page
with an arrow pointing to the nucleus.
with an arrow pointing to the nucleus.
32
98582
3763
Nun, diese Bilder sind nicht
maßstabsgetreu gezeichnet,
maßstabsgetreu gezeichnet,
01:55
Well, those pictures,
they're not drawn to scale,
they're not drawn to scale,
33
102369
2395
daher nicht ganz korrekt.
01:57
so they're kind of wrong.
34
104788
1615
Also, wie groß ist der Atomkern?
01:59
So how big is the nucleus?
35
106427
1556
Nun, würde man die Blaubeere öffnen
02:01
So if you popped open the blueberry
and were searching for the nucleus ...
and were searching for the nucleus ...
36
108007
3969
und nach dem Atomkern suchen –
Weißt du was? Er wäre unsichtbar.
02:06
You know what? It would be invisible.
37
113236
2246
Er ist zu klein, um ihn zu sehen!
02:08
It's too small to see!
38
115506
1642
O. K., blasen wir nun das Atom –
die Blaubeere –
die Blaubeere –
02:10
OK. Let's blow up the atom --
the blueberry --
the blueberry --
39
117944
2776
auf die Größe eines Hauses auf.
02:13
to the size of a house.
40
120744
1232
02:15
So imagine a ball that is as tall
as a two-story house.
as a two-story house.
41
122000
3738
Stell dir einen Ball in der Größe
eines zweistöckigen Hauses vor.
eines zweistöckigen Hauses vor.
Suchen wir nach dem Atomkern
in der Mitte des Atoms.
in der Mitte des Atoms.
02:18
Let's look for the nucleus
in the center of the atom.
in the center of the atom.
42
125762
2477
Weißt du was?
Man könnte ihn gerade so sehen.
Man könnte ihn gerade so sehen.
02:21
And do you know what?
It would just barely be visible.
It would just barely be visible.
43
128263
3295
Also, um uns klarzumachen,
wie groß der Atomkern ist,
wie groß der Atomkern ist,
02:25
So to get our minds wrapped
around how big the nucleus is,
around how big the nucleus is,
44
132141
2821
müssen wir die Blaubeere auf die Größe
eines Fußballstadions aufblasen.
eines Fußballstadions aufblasen.
02:27
we need to blow up the blueberry,
up to the size of a football stadium.
up to the size of a football stadium.
45
134986
3990
02:32
So imagine a ball the size
of a football stadium,
of a football stadium,
46
139000
2976
Stell dir einen Ball in der Größe
eines Fußballstadions vor,
eines Fußballstadions vor,
02:35
and right smack dab
in the center of the atom,
in the center of the atom,
47
142000
2976
und haargenau im Zentrum des Atoms
02:38
you would find the nucleus,
and you could see it!
and you could see it!
48
145000
2334
wäre der Atomkern.
Und du könntest ihn sehen!
Und du könntest ihn sehen!
Und er hätte die Größe einer kleinen Murmel.
02:41
And it would be the size
of a small marble.
of a small marble.
49
148278
2624
Es wird noch spannender!
02:45
And there's more, if I haven't
blown your mind by now.
blown your mind by now.
50
152121
2556
Betrachten wir das Atom genauer. Es besteht
aus Protonen, Neutronen und Elektronen.
aus Protonen, Neutronen und Elektronen.
02:47
Let's consider the atom some more.
51
154701
1620
02:49
It contains protons,
neutrons and electrons.
neutrons and electrons.
52
156345
2197
Die Protonen und Neutronen leben im Atomkern
02:51
The protons and neutrons
live inside of the nucleus,
live inside of the nucleus,
53
158566
2429
und ergeben fast die ganze Masse des Atoms.
02:54
and contain almost
all of the mass of the atom.
all of the mass of the atom.
54
161019
2191
Ganz außen sind die Elektronen.
02:56
Way on the edge are the electrons.
55
163234
1742
02:58
So if an atom is like a ball
the size of a football stadium,
the size of a football stadium,
56
165000
2976
Wenn das Atom wie ein Ball in der Größe
eines Fußballstadions ist,
eines Fußballstadions ist,
03:01
with the nucleus in the center,
and the electrons on the edge,
and the electrons on the edge,
57
168000
2905
mit dem Atomkern in der Mitte
und Elektronen am Rand,
und Elektronen am Rand,
was ist dann zwischen dem Atomkern
und den Elektronen?
und den Elektronen?
03:03
what is in between the nucleus
and the electrons?
and the electrons?
58
170929
2286
Überraschenderweise ist die Antwort:
leerer Raum.
leerer Raum.
03:07
Surprisingly, the answer is empty space.
59
174104
3007
(Windgeräusch)
03:10
(Wind noise)
60
177987
2570
Leerer Raum! Genau!
03:13
That's right. Empty!
61
180581
1395
03:15
Between the nucleus and the electrons,
there are vast regions of empty space.
there are vast regions of empty space.
62
182000
4305
Zwischen dem Atomkern und den Elektronen
sind Unmengen leerer Raum.
sind Unmengen leerer Raum.
Na ja, technisch gesehen gibt es da
ein paar elektromagnetische Felder,
ein paar elektromagnetische Felder,
03:19
Now, technically there are
some electromagnetic fields,
some electromagnetic fields,
63
186329
2572
aber Stoff, Materie, gibt es darin nicht.
03:21
but in terms of stuff,
matter, it is empty.
matter, it is empty.
64
188925
2911
Denk daran: Diese riesige Fläche
von leerem Raum
von leerem Raum
03:24
Remember this vast region of empty space
is inside the blueberry,
is inside the blueberry,
65
191860
3523
ist in der Blaubeere, die in der Erde ist,
03:28
which is inside the Earth,
66
195407
1895
und in Wirklichkeit sind das
die Atome in der Grapefruit.
die Atome in der Grapefruit.
03:30
which really are the atoms
in the grapefruit.
in the grapefruit.
67
197326
2185
O. K., eine Sache noch, falls es
noch verrückter werden kann.
noch verrückter werden kann.
03:32
OK, one more thing,
if I can even get more bizarre.
if I can even get more bizarre.
68
199535
3441
Da quasi die ganze Masse
eines Atoms im Atomkern ist –
eines Atoms im Atomkern ist –
03:36
Since virtually all the mass
of an atom is in the nucleus --
of an atom is in the nucleus --
69
203769
3586
nun, es gibt etwas Masse in den Elektronen,
03:40
now, there is some amount
of mass in the electrons,
of mass in the electrons,
70
207379
2649
doch die meiste Masse ist im Atomkern –
03:43
but most of it is in the nucleus --
71
210052
2021
wie dicht ist der Atomkern?
03:45
how dense is the nucleus?
72
212097
1772
Nun, die Antwort ist verrückt.
03:46
Well, the answer is crazy.
73
213893
1919
Die Dichte eines gewöhnlichen Atomkerns
03:48
The density of a typical nucleus
74
215836
1890
ist vier mal 10 hoch 17 Kilo pro Kubikmeter.
03:50
is four times 10 to the 17th
kilograms per meter cubed.
kilograms per meter cubed.
75
217750
3226
Aber das ist schwer vorstellbar.
Noch mal im englischen Einheiten.
Noch mal im englischen Einheiten.
03:54
But that's hard to visualize.
OK, I'll put it in English units.
OK, I'll put it in English units.
76
221615
3329
2,5 mal 10 hoch 16
03:57
2.5 times 10 to the 16th pounds
per cubic feet.
per cubic feet.
77
224968
4008
Pfund pro Kubikfuß.
Immer noch schwer vorstellbar.
04:02
OK, that's still kind of hard to figure.
78
229864
1905
O. K., probier mal folgendes aus:
04:04
OK, here's what I want you to do.
79
231793
2101
Stell dir eine 30 x 30 x 30 cm große Box vor,
04:06
Make a box that is one foot
by one foot by one foot.
by one foot by one foot.
80
233918
3524
Jetzt schnappen wir uns die ganzen Atomkerne
eines normalen Autos.
eines normalen Autos.
04:10
Now let's go and grab
all of the nuclei from a typical car.
all of the nuclei from a typical car.
81
237466
3687
Ein Auto wiegt durchschnittlich zwei Tonnen.
04:14
Now, cars on average weigh two tons.
82
241177
2334
Von wie vielen Autos müsste man
die Atomkerne in die Kiste füllen,
die Atomkerne in die Kiste füllen,
04:16
How many cars' nuclei would you
have to put into the box
have to put into the box
83
243535
3536
damit die 30-cm-Kiste
die Dichte eines Atomkerns hätte?
die Dichte eines Atomkerns hätte?
04:20
to have your one-foot-box have
the same density of the nucleus?
the same density of the nucleus?
84
247095
2953
Von einem Auto?
Vielleicht von 100?
Vielleicht von 100?
04:23
Is it one car? Two?
85
250072
1328
04:24
How about 100?
86
251424
1000
Nein, nein und noch mal nein.
04:26
Nope, nope and nope.
87
253025
2123
Die Antwort ist viel größer.
04:28
The answer is much bigger.
88
255825
1239
6,2 Milliarden.
04:30
It is 6.2 billion.
89
257702
2795
Das entspricht fast der Anzahl
Menschen auf der Erde.
Menschen auf der Erde.
04:34
That is almost equal to the number
of people in the Earth.
of people in the Earth.
90
261303
2893
Wenn jeder auf der Erde ein
eigenes Auto besitzen würde –
eigenes Auto besitzen würde –
04:37
So if everyone in the Earth
owned their own car --
owned their own car --
91
264220
2334
und das ist nicht der Fall –
04:39
and they don't --
92
266578
1331
04:40
(Cars honking)
93
267933
1215
und wir würden alle diese Autos
in deine Kiste stecken,
in deine Kiste stecken,
04:42
and we put all of those
cars into your box ...
cars into your box ...
94
269172
2200
kämen wir in etwa auf
die Dichte eines Atomkerns.
die Dichte eines Atomkerns.
04:46
That would be about
the density of a nucleus.
the density of a nucleus.
95
273148
2486
Also, würde man jedes Auto auf
der Erde in deine Box stecken,
der Erde in deine Box stecken,
04:49
So I'm saying that if you took
every car in the world
every car in the world
96
276909
2544
04:52
and put it into your one-foot box,
97
279477
2331
hätte man die Dichte eines Atomkerns.
04:54
you would have the density of one nucleus.
98
281832
2144
O. K., fassen wir zusammen.
04:57
OK, let's review.
99
284000
1212
Das Atom ist wirklich,
wirklich, wirklich klein.
wirklich, wirklich klein.
04:58
The atom is really,
100
285236
1660
04:59
really, really small.
101
286920
2298
Stell dir Atome in einer Grapefruit
wie Blaubeeren in der Erde vor.
wie Blaubeeren in der Erde vor.
05:02
Think atoms in a grapefruit
like blueberries in the Earth.
like blueberries in the Earth.
102
289242
3366
Der Atomkern ist extrem klein.
05:06
The nucleus is crazy small.
103
293396
2628
Schau in die Blaubeere und blase sie
auf die Größe eines Fußballstadions auf.
auf die Größe eines Fußballstadions auf.
05:09
Now look inside the blueberry,
104
296048
1669
05:10
and blow it up to the size
of a football stadium,
of a football stadium,
105
297741
2415
Und jetzt ist der Atomkern
eine Murmel in der Mitte.
eine Murmel in der Mitte.
05:13
and now the nucleus
is a marble in the middle.
is a marble in the middle.
106
300180
2143
Das Atom besteht aus einer
riesigen Menge leerem Raum.
riesigen Menge leerem Raum.
05:16
The atom is made up
of vast regions of empty space.
of vast regions of empty space.
107
303417
3580
Das ist verrückt.
05:20
That's weird.
108
307608
1000
Der Atomkern hat eine
unglaublich hohe Dichte.
unglaublich hohe Dichte.
05:21
The nucleus has a crazy-high density.
109
308632
2220
Stell dir vor, die ganzen Autos
in deine Kiste zu stecken.
in deine Kiste zu stecken.
05:23
Think of putting all those cars
in your one-foot box.
in your one-foot box.
110
310876
2477
Ich glaub, ich bin müde.
05:27
I think I'm tired.
111
314821
1308
(Gähnen)
ABOUT THE SPEAKER
Jon Bergmann - EducatorJon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting.
Why you should listen
Jon Bergmann is considered one of the pioneers in the Flipped Class Movement -- in fact, he co-wrote the book on the Flipped Classroom, available from ISTE Press in June 2012. Bergmann believes educators should ask one guiding question: What is best for my students in my classroom? To the best of his abilities he has done this in his two-plus decades as a high school science teacher. He received the Presidential Award for Excellence for Math and Science Teaching in 2002 and was named Semi-Finalist for Colorado Teacher of the Year in 2010. He blogs at flipped-learning.com.
He is the Lead Technology Facilitator for the Joseph Sears School in Kenilworth, Illinois.
Read about the making of "How Small Is an Atom?" >>
Jon Bergmann | Speaker | TED.com