Fysik: Hvad sker der på kvanteniveau, når jeg river et stykke papir?


Bedste svar

Det spørgsmål er for svært at besvare. Du bliver nødt til at se på millioner af fibre individuelt og forklare, hvad der skete med molekylære bindinger, sandsynligvis ville det ikke være den samme slags ting.

En lettere sag ville være, hvad der sker, når en jernstang er pænt skåret i to. For det første har du ikke rigtig lavet et rent snit, hvis du har brugt havevarianter. At få divoterne og stødene til at stille sig på tværs af to overflader, der sandsynligvis midlertidigt blev deformeret på utallige måder af skæreværktøjet, ville være en praktisk umulighed.

Så lad os sætte et mellemliggende trin eller to. Først skal du udstyre dig med de fineste poleringsværktøjer, den slags værktøj, der har den tekniske mulighed for at få tingene så glatte som teleskoplinser. Poler de to overflader, indtil de er så tæt på at være helt flade som nogen kunne klare. Når du lægger dem overflade til overflade, holder de sig sammen. (To dias til mikroskopbrug vil også holde sammen på denne måde. Den eneste måde, jeg nogensinde har opdaget for at få dem fra hinanden, er at skubbe dem sidelæns, indtil området i kontakt er meget mindre, og de udækkede områder giver dig en stor løftearm til at trække og skub dem resten af ​​vejen fri.) Selvom de sidder fast af atomkræfter, er der stadig en overflade med afmarkering mellem de to blokke. De er kun forbundet med kræfter på de to overflader.

Sæt nu de to blokke i en jig, der holder dem på linie, vil ikke lade dem bevæge sig sidelæns eller glide rundt og placere en kæmpe hammer direkte over . Lad denne enorme hammer falde, og du får en slags tryk svejsning, der undertiden bruges til mindre overflade til overfladesvejsninger, hvor maksimal styrke ikke er påkrævet. Et par metalplader fastspændes, og derefter lægges en slags elektrisk eller hydraulisk hammer ned på det sted, du vil svejse, og det giver de to ark et enormt dunkende, der tvinger deres overfladeregioner til at smelte sammen.

Du kunne få to klumper jern lavet af en klump jern til at “gå sammen igen” igen, men det ville ikke være et perfekt led. Det ville være lidt som en knækket knogle, der er begyndt at heles, men som stadig er for rystende til virkelig at lægge pres på. (Det er derfor, de holdt min arm i støbt i 8 uger.)

Den virkelige måde at “få dem sammen igen” ville være at skabe en rigtig svejsning, hvor de to stænger praktisk talt flydes igen. og når de sammenføjes, efterlader der ingen spor af de originale åbne overflader imellem dem.

Svar

Når du zoomer ind, synes jeg det er vigtigt at spørge, hvad du netop zoomer ind på På niveauet af molekylet er du korrekt, at nogle af de kovalente bindinger i lignin og cellulose, som papiret består af, vil gå i stykker, men meget af ripningen er bare adskillelse af tæt pakkede kæder af molekyler, der klamrer sig sammen ved hydrogenbinding. Under begge omstændigheder, hvis du bare zoomer ind på et enkelt atom, ville du se densiteten af ​​elektroner omkring atomet skifte lidt, hvis en hydrogenbinding blev brudt, og skifte ret drastisk, hvis en kovalent binding blev brudt. Atomet kan være tilbage som en ion eller radikal, og i en periode på skalaen af ​​nanosekund ville det forblive i denne ret ustabile sta te inden du reagerer, på hvilket tidspunkt du vil se elektrondensitet skifte igen. Du ville også have introduceret en hel del energi i molekylernes vibrationelle tilstande, så du ville observere atomernes gennemsnitlige placering oscillerende temmelig tilfældigt (papiret ville endda sandsynligvis være lidt varmere, men sandsynligvis ikke i det omfang, du ville bemærk, hvis du rørte ved det).

Papirets kemiske struktur er meget kompleks, så det er meget udfordrende at forudsige nøjagtigt, hvordan elektrondensiteten vil se ud under hele denne proces. Hvis du kiggede på et stort antal atomer under denne proces, ville du opdage, at hver proces ville se lidt anderledes ud for hvert af atomerne.

Selvfølgelig, hvis du virkelig var nysgerrig efter, hvordan strukturen af kernerne ændres, så er Pratik korrekt: der sker ikke noget væsentligt med dem. Kerner er ret uigennemtrængelige for alt, hvad vi kan gøre mod dem med vores hænder. Densiteten af ​​partiklerne inde i kernen vil næsten helt sikkert ikke ændre sig med nogen observerbar mængde.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *