Physique: que se passe-t-il au niveau quantique lorsque je déchire un morceau de papier?


Meilleure réponse

Il est trop difficile de répondre à cette question. Il faudrait regarder des millions de fibres individuellement et expliquer ce qui est arrivé aux liaisons moléculaires, ce ne serait probablement pas le même genre de chose.

Un cas plus simple serait ce qui se passe quand une barre de fer est soigneusement coupé en deux. Premièrement, vous n’avez pas vraiment fait une coupe nette si vous avez utilisé des outils de jardinage. Faire aligner les bosses et les bosses sur deux surfaces qui ont probablement été temporairement déformées dune myriade de façons par loutil de coupe serait une impossibilité pratique.

Alors passons à une ou deux étapes intermédiaires. Tout dabord, équipez-vous des meilleurs outils de polissage, le genre doutils qui ont la capacité technique de rendre les choses aussi lisses que les lentilles de télescope. Polissez les deux surfaces jusquà ce quelles soient aussi près dêtre parfaitement plates que nimporte qui pourrait le faire. Lorsque vous les mettez surface à surface, ils collent ensemble. (Deux lames pour lutilisation du microscope colleront également ensemble de cette façon. La seule façon que jai jamais découvert de les séparer est de les faire glisser latéralement jusquà ce que la zone en contact soit beaucoup plus petite et que les régions non couvertes vous donnent un grand bras de levier pour tirer et faites-les glisser le reste du chemin librement.) Même sils sont collés ensemble par les forces atomiques, il y a toujours une surface de démarcation entre les deux blocs. Ils ne sont liés que par des forces sur les deux surfaces.

Maintenant, placez les deux blocs dans un gabarit qui les maintient alignés, ne les laissera pas bouger latéralement ou glisser, et positionnez un énorme marteau directement au-dessus . Laissez tomber cet énorme marteau et vous obtiendrez une sorte de soudure sous pression qui est parfois utilisée pour les petites soudures de surface à surface où une résistance maximale nest pas requise. Quelques feuilles de métal sont serrées ensemble, puis une sorte de marteau électrique ou hydraulique est posé à lendroit que vous voulez souder et cela donne aux deux feuilles un martèlement énorme qui force leurs régions de surface à fusionner ensemble.

Vous pourriez obtenir deux morceaux de fer fabriqués à partir dun morceau de fer pour «remonter ensemble» à nouveau, mais ce ne serait pas un joint parfait. Ce serait un peu comme un os cassé qui a commencé à guérir mais qui est encore trop fragile pour vraiment exercer une pression. (Cest pourquoi ils ont gardé mon bras dans un plâtre pendant 8 semaines.)

La vraie façon de «les remettre ensemble» serait de faire une vraie soudure dans laquelle les deux barres sont pratiquement re-liquéfiées et lorsquils sont réunis, ne laissez aucune trace des surfaces ouvertes dorigine entre eux.

Réponse

Lorsque vous effectuez un zoom avant, je pense quil est important de vous demander précisément sur quoi vous effectuez un zoom avant Au niveau de la molécule, vous avez raison de dire que certaines des liaisons covalentes de la lignine et de la cellulose dont le papier est composé se briseront, mais une grande partie de la déchirure consiste simplement à séparer des chaînes de molécules étroitement compactées, adhérant ensemble par liaison hydrogène. Dans les deux cas, si vous faisiez un zoom avant sur un seul atome, vous verriez la densité des électrons autour de latome se déplacer légèrement si une liaison hydrogène était rompue, et changer assez radicalement si une liaison covalente était rompue. Cet atome peut être laissé comme un ion ou un radical, et pendant un temps à léchelle de la nanoseconde, il resterait dans ce stade plutôt instable te avant de réagir, à quel point vous verriez le changement de densité électronique à nouveau. Vous auriez également introduit beaucoup dénergie dans les états vibrationnels des molécules, de sorte que vous observeriez lemplacement moyen des atomes oscillant plutôt au hasard (le papier serait même probablement un peu plus chaud, mais probablement pas dans la mesure où vous le feriez. remarquez si vous lavez touché).

La structure chimique du papier est très complexe, il est donc très difficile de prédire exactement à quoi ressemblerait la densité électronique pendant tout ce processus. Vous découvrirez, si vous regardiez un grand nombre datomes au cours de ce processus, que chaque processus serait un peu différent pour chacun des atomes.

Bien sûr, si vous étiez vraiment curieux de savoir comment la structure des noyaux changent, alors Pratik a raison: rien de significatif ne leur arrivera. Les noyaux sont plutôt imperméables à tout ce que nous pouvons leur faire avec nos mains. La densité des particules à lintérieur du noyau ne changera presque certainement pas dune quantité observable.

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