如何從微觀層面解釋鉛柱粘合實驗?

時間 2021-06-03 15:27:59

1樓:暗夜膛擊

可以了解下太空的「冷焊」現象,就是沒有氧化層等表面保護層的兩塊金屬,在太空中互相接觸,它們會「忘了」原來是兩塊金屬,緊密地焊接在一起,其中伽利略號的主天線就是因為這個原因,骨架因摩擦把氧化層磨掉而冷焊在一起無法展開。

其原理是材料表面原子的運動與擴散,金屬原子性質相同,如果緊緊貼合在一起很快就會相互擴散,根本不知道原來是兩塊金屬,很快地連線起來了。但在地球上因為有空氣,金屬容易有氧化層(令金屬原子變成氧化物分子了,性質不同了),並且兩塊金屬接觸時中間也有空氣層阻礙,當把氧化層銼掉並用力把金屬壓在一起,金屬變形空氣被擠出來並增加接觸面積,接觸表面的冷焊機率增加,兩塊金屬很容易就接在一起了(這力的大小關乎於金屬氧化速度和壓力和金屬的性質)。

除此以外也有分子間的吸引力(其他答案有說我不重複了),兩者佔比多少可以做對照試驗,用兩組鉛柱銼平氧化表面,一組立刻用力壓合,一組靜置一段時再壓合(鉛表面氧化很快的),對比其力度的大小。

2樓:青春

我們來利用這個實驗估算一下兩個鉛分子的最大吸引力。

首先,我們知道分子間的作用力規律是隨著分子距離減小,會從相互吸引變成相互排斥。並鉛分子直徑為10的負9次方公尺。假設鉛塊表面用肉眼看是光滑的,但這種看上去光滑的表面實際上會有大約10的負7次方公尺尺度的凹凸,也就是普通細胞那樣大小的凹凸,兩塊鉛的表面相接觸後,事實上因為表面凹凸不平,只有小部分鉛原子是接觸到一起的,這部分真正接觸的表面積估計佔總接觸面積的千分之一。

把這樣兩個接觸總面積為10的負2次方平方公尺的鉛塊分開假設要10N的力,那麼由以上資料就可估計出鉛分子間的最大吸引力為10的負12次方牛。

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