Natuurkunde: wat gebeurt er op kwantumniveau als ik een stuk papier scheurt?


Beste antwoord

Die vraag is te moeilijk om te beantwoorden. Je zou miljoenen vezels afzonderlijk moeten bekijken en uitleggen wat er met moleculaire bindingen is gebeurd, het is waarschijnlijk niet allemaal hetzelfde.

Een gemakkelijker geval zou zijn wat er gebeurt als een ijzeren staaf is keurig in tweeën gesneden. Ten eerste heb je niet echt een zuivere snede gemaakt als je een tuingereedschap hebt gebruikt. Het zou praktisch onmogelijk zijn om de divots en de bulten op een lijn te krijgen over twee oppervlakken die waarschijnlijk tijdelijk op talloze manieren zijn vervormd door het snijgereedschap.

Laten we dus een paar tussenstappen zetten. Rust jezelf eerst uit met de beste polijstgereedschappen, het soort gereedschap dat de technische mogelijkheden heeft om dingen zo glad te krijgen als telescooplenzen. Poets de twee oppervlakken totdat ze bijna perfect vlak zijn als iemand zou kunnen doen. Als je ze van oppervlak tot oppervlak legt, blijven ze aan elkaar plakken. (Twee objectglaasjes voor microscoopgebruik blijven op deze manier aan elkaar plakken. De enige manier waarop ik ooit heb ontdekt om ze uit elkaar te halen, is door ze zijwaarts te schuiven totdat het contactgebied veel kleiner is en de onbedekte gebieden je een grote hefboom geven om aan te trekken en schuif ze de rest van de weg vrij.) Ook al zitten ze aan elkaar vast door atoomkrachten, er is nog steeds een demarkeringsoppervlak tussen de twee blokken. Ze zijn alleen met elkaar verbonden door krachten op de twee oppervlakken.

Plaats de twee blokken nu in een mal die ze op één lijn houdt, laat ze niet zijwaarts bewegen of wegglijden, en plaats een enorme hamer er direct boven . Laat deze enorme hamer vallen en je krijgt een soort druklas die soms wordt gebruikt voor kleine oppervlak-tot-oppervlaklassen waarbij maximale sterkte niet vereist is. Een paar platen metaal worden tegen elkaar geklemd en dan wordt een soort elektrische of hydraulische hamer neergezet op de plek die je wilt lassen en het geeft de twee platen een enorme beuk die hun oppervlaktegebieden dwingt om samen te smelten.

Je zou twee stukken ijzer gemaakt van een stuk ijzer kunnen krijgen om weer “samen te gaan”, maar het zou geen perfecte verbinding zijn. Het zou een beetje lijken op een gebroken bot dat begint te genezen, maar nog te wankel is om echt druk uit te oefenen. (Daarom hielden ze mijn arm 8 weken in het gips.)

De echte manier om ze weer bij elkaar te krijgen is om een ​​echte las te maken waarin de twee staven vrijwel opnieuw vloeibaar worden gemaakt en wanneer ze zijn samengevoegd, laat geen spoor van de oorspronkelijke open oppervlakken tussen hen achter.

Antwoord

Als je inzoomt, denk ik dat het belangrijk is om te vragen waarop je precies inzoomt Op het niveau van het molecuul heb je gelijk dat sommige van de covalente bindingen in lignine en cellulose waaruit papier is samengesteld, zullen breken, maar veel van het scheuren is gewoon het scheiden van dicht opeengepakte ketens van moleculen, die zich aan elkaar hechten door waterstofbinding. In beide omstandigheden, als je alleen maar inzoomde op een enkel atoom, zou je de dichtheid van elektronen rond het atoom een ​​beetje zien verschuiven als een waterstofbinding zou worden verbroken, en behoorlijk drastisch verschuiven als een covalente binding zou worden verbroken. als een ion of radicaal, en gedurende een tijd op de schaal van nanoseconde zou het in deze nogal onstabiele sta blijven te voordat je reageert, op welk punt je de elektronendichtheid weer zou zien verschuiven. Je zou ook veel energie hebben ingebracht in de vibratietoestanden van de moleculen, dus je zou de gemiddelde locatie van de atomen nogal lukraak observeren (het papier zou waarschijnlijk zelfs een beetje heter zijn, hoewel waarschijnlijk niet in die mate dat je zou doen) let op als je het aanraakt).

De chemische structuur van papier is erg complex, dus het is een grote uitdaging om precies te voorspellen hoe de elektronendichtheid er tijdens dit hele proces uit zou zien. Als je tijdens dit proces naar een groot aantal atomen zou kijken, zou je ontdekken dat elk proces er voor elk van de atomen een beetje anders uit zou zien.

Natuurlijk, als je echt nieuwsgierig zou zijn naar hoe de structuur van de kernen verandert, dan heeft Pratik gelijk: daar zal niets belangrijks mee gebeuren. Kernen zijn nogal ongevoelig voor alles wat we ze met onze handen kunnen aandoen. De dichtheid van de deeltjes in de kern zal vrijwel zeker niet veranderen met een waarneembare hoeveelheid.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *