Fysik: Vad händer på kvantnivå när jag sliter ett papper?


Bästa svaret

Den frågan är för svår att svara på. Du måste titta på miljontals fibrer individuellt och förklara vad som hände med molekylära bindningar, förmodligen skulle det inte vara samma sak.

Ett enklare fall är vad som händer när en järnstång är snyggt skivad i hälften. Först har du inte riktigt gjort ett rent snitt om du har använt några trädgårdsvarianter. Att få delarna och stötarna att rada upp sig över två ytor som troligen tillfälligt deformerades på otaliga sätt av skärverktyget skulle vara en praktisk omöjlighet.

Så låt oss sätta i ett mellansteg eller två. Först utrusta dig med de finaste poleringsverktygen, den typ av verktyg som har den tekniska förmågan att få saker lika smidiga som teleskoplinser. Polera de två ytorna tills de är så nära att vara helt plana som någon kan klara. När du lägger dem yta mot yta kommer de att hålla ihop. (Två objektglas för mikroskopanvändning kommer också att hålla ihop på detta sätt. Det enda sättet jag någonsin har upptäckt för att få isär dem är att skjuta dem åt sidan tills området i kontakt är mycket mindre och de otäckta områdena ger dig en stor hävarm att dra och skjut dem resten av vägen fritt.) Även om de fastnar ihop av atomkrafter, finns det fortfarande en yta av demarkering mellan de två blocken. De är endast länkade av krafter på de två ytorna.

Sätt nu de två blocken i en jigg som håller dem i linje, låter dem inte röra sig åt sidan eller glida runt och placera en enorm hammare direkt ovanför . Låt den här enorma hammaren falla, så får du ett slags trycksvets som ibland används för mindre yt- till ytsvetsar där maximal hållfasthet inte krävs. Ett par metallplåtar kläms ihop och sedan läggs en slags elektrisk eller hydraulisk hammare ner på den plats som du vill svetsa och det ger de två arken ett enormt dunkande som tvingar deras ytregioner att smälta ihop.

Du kan få två bitar järn gjorda av en bit järn för att ”gå tillbaka ihop” igen, men det skulle inte vara en perfekt fog. Det skulle vara lite som ett brutet ben som har börjat läka men som fortfarande är för skakigt för att verkligen sätta press på. (Det var därför de höll min arm i gjutning i åtta veckor.)

Det verkliga sättet att ”få dem ihop igen” skulle vara att göra en riktig svets där de två stängerna praktiskt taget återförvätska och när de slås ihop lämnar inga spår av de ursprungliga öppna ytorna mellan dem.

Svar

När du zoomer in, tycker jag att det är viktigt att fråga vad du just zoomer in på På molekylnivån är det rätt att vissa av de kovalenta bindningarna i lignin och cellulosa som papper består av kommer att gå sönder, men mycket av sönderrivningen är bara separering av tätt packade kedjor av molekyler, som hänger samman genom vätebindning. Under båda omständigheterna, om du bara zoomade in på en enda atom, skulle du se tätheten av elektroner runt atomförskjutningen något om en vätebindning bröts, och förskjutas ganska drastiskt om en kovalent bindning bröts. som en jon eller radikal, och för en tid på skalan av nanosekund skulle det förbli i denna ganska instabila stad te innan du reagerar, vid vilken tidpunkt du skulle se elektrondensitetskiftet igen. Du skulle också ha infört en hel del energi i molekylernas vibrationstillstånd, så du skulle observera atomernas genomsnittliga plats oscillerande ganska slumpmässigt (papperet skulle till och med troligen vara lite hetare, men förmodligen inte i den utsträckning som du skulle märker om du rörde vid det).

Pappers kemiska struktur är väldigt komplex, så det är mycket utmanande att förutsäga exakt hur elektrondensiteten skulle se ut under hela processen. Om du tittade på ett stort antal atomer under denna process skulle du upptäcka att varje process skulle se lite annorlunda ut för var och en av atomerna.

Naturligtvis, om du verkligen var nyfiken på hur strukturen av kärnorna förändras, då är Pratik korrekt: inget viktigt kommer att hända med dem. Kärnor är ganska ogenomträngliga för allt vi kan göra mot dem med våra händer. Densiteten hos partiklarna inuti kärnan kommer nästan säkert inte att ändras med någon observerbar kvantitet.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *