Ahad, 18 Mac 2012

Berapakah Isipadu Populasi Manusia Seluruh Dunia

FAKTA-FAKTA MENGENAI MANUSIA

Sebelum kita mengira berapakah isipadu manusia, saya terlebih dahulu lampirkan maklumat-maklumat atau fakta-fakta mengenai manusia.

Purata Jisim Manusia
79.5kg


Rajah 0: Jadual Berkala Kimia

Nombor Avogadro

Elemen-Elemen Dalam Badan Manusia

Oxygen (65%), 51.6kg, Kandungan atomnya: 1.94x10^27
Carbon (18%), 14.3kg, Kandungan atomnya: 7.17x10^26
Hydrogen (10%), 7.95kg, Kandungan atomnya: 4.78x10^27
Nitrogen (3%), 2.39kg, Kandungan atomnya: 1.03x10^26
Calcium (1.5%), 1.19kg, Kandungan atomnya: 1.79x10^25
Phosphorus (1.0%), 0.79kg, Kandungan atomnya: 1.53x10^25
Potassium (0.35%), 0.27kg,Kandungan atomnya: 4.17x10^24
Sulfur (0.25%), 0.19kg, Kandungan atomnya: 3.57x10^24
Sodium (0.15%), 0.12kg, Kandungan atomnya: 3.14x10^24
Magnesium (0.05%), 0.034kg, Kandungan atomnya: 8.53x10^23

Mengira Bilangan Elektron, Proton dan Neutron
Bilangan elektron (pada sesuatu atom) = Kandungan atom x Nombor Atom
Bilangan proton = Kandungan atom x Nombor Atom
Bilangan neutron = Kandungan atom x (Nombor Jisim - Nombor Atom)

Jadi pembaca boleh lakukan homework ini ya. Hehehe... Oleh itu, saya permudahkan kerja ini, sekadar menyatakan jawapannya sahaja.

Bilangan elektron keseluruhan badan = 2.57x10^28
Bilangan proton = 2.57x10^28
Bilangan neutron = 2.13x10^28


Rajah 1: Badan kita mengandungi air yang banyak Hidrogen dan Oksigen

Purata Jisim Manusia
79.5kg

Populasi Manusia
7 billion


Rajah 2: 7 bilion umat manusia (data 2011)

PENGENALAN RINGKAS ATOM
Atom diperkenalkan oleh John Dalton, yang bermakna tidak boleh dibelah lagi. Model ini telah ditambah baik selepas penemuan cas positif dan cas negatif terkandung dalam model atom tersebut oleh J. J. Thompson, yang dikenali sebagai Plum Pudding, namun model ini ada kegagalan kerana zarah bercas negatif dan positif akan saling memusnah. Ketika Ernest Rutherford melakukan ujikaji serakan zarah alfa ke atas kepingan emas, didapati serakan tersebut bergantung kepada projektil pecutan zarah alfa itu. Secara tidak langsung ia menunjukkan zarah bercas positif dan negatif saling berpisah (tidak seperti Model Plum Pudding tadi), oleh itu beliau mengandaikan penemuan beliau dengan peredaran planet-planet dalam Sistem Suria, yakn zarah bercas (elektron) mengorbit nukleus (proton). Meskipun begitu, ianya masih gagal, kerana pemesongan elektron tersebut akan menyebabkan ianya kehilangan tenaga dalam bentuk foton atau cahaya, lama-kelamaan ia beredar secara elips makin menghampiri nukleus dan musnah.


Rajah 3: Model Plum Pudding

Nah, sekali lagi ianya gagal. Daripada penemuan, spektrum cahaya ke atas gas Hidrogen secara tidak sengaja, Niel Bohr pula membina modelnya sendiri ke atas model Rutherford tersebut, bagi mengatasi masalah kehilangan tenaga elektron tersebut, beliau mengkuantumkan momentum sudut elektron tersebut terhadap pemalar Planck dan integer diskret (melalui Penguantuman Ruang). Hehehe... Biasalah masih lagi, 1)Tidak sesuai untuk atom kompleks, 2)Tidak mampu menjawap persoalan kesan Zeeman. Seterusnya dibaiki oleh model Schrodinger memperkenalkan lagi nombor kuantum yang lain disamping nombor kuantum aras, n. Iaitu n, l, ml, ms.
Hmmmm.... Sekali lagi gagal, untuk atom-atom yang bersekutu (molekul) dan kompleks, lalu diperkenalkan Teori Ketumpatan Keadaan oleh Walter Kohn dan Hohenberg, dengan menggantikan fungsi gelombang untuk satu zarah, Psi(x1,x2,x3,....xn) dengan ketumpatan (gugusan zarah atau awan zarah kuantum), pendekatan ini sangat memberansangkan kerana ia menjadi permulaan kepada Fizik Komputasi Sains Bahan, dan akhirnya mereka berdua dinobatkan sebagai Pemenang Anugerah Hadiah Nobel dalam bidang Kimia.
Fuhhh.... Sebenarnya kita sekadar nak bincang apa itu atom sahaja dan hnnya untuk memberitahu bahawa saiz atom sebenarnya adalah lopong yang sangat besar. :-)


Rajah 4: Kegagalan Model Atom Rutherford

Saiz Elektron, Neutron dan Proton
Isipadu elektron: 2.23x10^-44 m3
Isipadu proton dan neutron: 3.61x10^-54 m3
Isipadu neutron: 3.59x10^-54 m3

Bagaimana saya mengira?
Saya gunakan pendekatan klasik sahaja, tanpa teori kuantum diperlukan. Pengiraannya seperti berikut:

E_rehat = m_e x c2
E_Coulomb = ke2/r ; k=1/4Pi.epsilon, e=cas elektrik, r=radius

m_e c2 = ke2/r --> r_e= ke2/(m_e x c2)]
Kita masukan nilai jisim elektron, pemalar k, halaju cahaya c dan cas elektrik e. Maka dapatlah kita akan radius elektron tersebut.

PENGIRAAN

Dapatkan semua isipadu manusia seluruh manusia, seperti berikut:

Isipadu Sebenar = (Bilangan Elektron x Isipadu Elektron + Bilangan Proton x Isipadu Proton + Bilangan Neutron x Isipadu Neutron) x Populasi Manusia Bumi (7 billion)

Isipadu Sebenar = ( 2.57x10^28 x 2.23x10^-44 m3 + 2.57x10^28 x 3.61x10^-54 m3 + 2.13x10^28 x 3.59x10^-54 m3 ) x 7.0x10^9

= 4.011 x 10^-6 m3

KESIMPULAN
Jika dibandingkan saiz atom dengan saiz zarah unsur di dalamnya sangat ketara perbezaannya. Umpama KLCC itu adalah nukleus (proton dan neutron) dan di luar Lembah Klang itu adalah laluan orbit elektron yang mengelilingi nuklei tersebut (KLCC). Ketara bukan! Rupanya atom-atom didalam badan kita terdapatnya lopong-lopong yang luas dan belum terisi. Jadi artikel ini adalah bertujuan untuk mengira berapakah isipadu manusia keseluruhan sejagatnya jika dimampat kuasa Yang Maha Berkuasa dan hasil yang diperolehi, 4.01x10^-6m3, sebesar butiran pasir di pantai.


Rajah 5: Umat manusia hanya tidak kurang dari sebutir pasir daripada segolokan pasir itu

Sedikit lampiran: 10^-6m = 10^-2m x 10^-2m x 10^-2m ; 10^-2m = 1cm. :-)

Ya, Allah betapa kerdilnya kami ya Allah

3 ulasan:

  1. terbaik...

    -nsa-

    BalasPadam
  2. Untuk makluman NSA, saya hanya mengira menggunakan pendekatan klasik mudah. Kalau saya menggunakan Teori Medan Kuantum, atau dengan Teori Aditetali lagilah sangat kecil.

    :-)

    BalasPadam