刀是怎樣切開一張紙的狱掂?

紙屬于有機物,是由植物纖維構(gòu)成的亲轨。刀能切開紙趋惨,并不是刀刃進入了分子或原子之間的縫隙,刀更不可能將分子或原子切碎惦蚊。


普通刀刃的厚度在0.5毫米左右器虾,分子直徑的數(shù)量級為10^-7毫米。分子是由原子構(gòu)成的蹦锋≌咨常可見,刀的厚度遠遠超過了分子尺度莉掂,根本不可能深入分子或者原子間的縫隙葛圃。刀更不可能將原子切碎或者壓碎。原子由核外電子和原子核構(gòu)成憎妙,只有發(fā)生核反應库正,原子才會破碎。刀同樣也破壞不了分子結(jié)構(gòu)厘唾。



刀切紙褥符,本質(zhì)上是破壞分子間的結(jié)合


紙是由植物纖維疊加交錯形成的。


刀切紙時抚垃,需要有足夠大的力量喷楣,使切割方向上的植物纖維發(fā)生斷裂,這樣一張紙才能被刀一分為二鹤树。作用力不斷持續(xù)铣焊,超過了植物纖維的承載極限,纖維就會發(fā)生斷裂魂迄,然后沿著施力方向形成一條裂紋粗截。力的作用效果不同惋耙,產(chǎn)生的裂紋也是不同的捣炬。


植物纖維是由有機分子構(gòu)成的,切割并不會使這些有機分子發(fā)生破壞绽榛,切割破壞的是分子與分子之間的結(jié)合湿酸。


次級鍵和化學鍵


分子的形成,分子與分子之間的結(jié)合灭美,本質(zhì)上都是電磁相互作用推溃。在化學上,通常又分為作用于分子內(nèi)部的化學鍵届腐,以及作用于分子之間的次級鍵铁坎。兩者相比蜂奸,化學鍵比次級鍵更強。


分子是由原子或者離子結(jié)合而成的硬萍,使它們結(jié)合了這種作用力被稱之為化學鍵扩所,包括離子鍵和共價鍵。切割紙張時朴乖,不需要克服這種力量祖屏。


分子與分子之間依靠次級鍵結(jié)合,從微觀角度來看买羞,切割紙張破壞的就是次級鍵袁勺。分子間作用力(范德華力)、氫鍵畜普、疏水作用力期丰、鹵鍵等都屬于次級鍵。之所以不是化學鍵先斷裂漠嵌,就是因為化學鍵比次級鍵更強咐汞,當然是更脆弱的最容易遭受到破壞。


次級鍵中的分子力比較強儒鹿,以它為例說明一下化撕。分子力包括吸引力和排斥力兩種。當兩個分子之間相距較遠時约炎,表現(xiàn)為吸引力植阴;當兩個分子之間相距較近時,則表現(xiàn)為排斥力圾浅。之所以出現(xiàn)這種差異掠手,是因為吸引力和排斥力的本質(zhì)不一樣。分子間的吸引力源于分子偶極矩狸捕;而分子間的排斥力源于外層電子的重疊喷鸽,電子是費米子,遵守泡利不相容原理灸拍,提供排斥力的便是這種量子力學效應做祝。


刀與紙之間并沒有真正的接觸


刀切割紙張時,破壞的是分子與分子之間的結(jié)合力鸡岗,但刀刃并不能觸及分子層面混槐。從微觀角度來看,刀與紙之間并不存在真正的接觸轩性,而是通過電磁力施加作用力的声登。


彈力,摩擦力,分子力等都屬于電磁力悯嗓,只是作用層面及作用效果存在差異件舵。物質(zhì)的化學性質(zhì)一般與外層電子有關(guān),電子與原子核都帶電荷脯厨,化學反應過程中的能量本質(zhì)上也是電磁能芦圾。不管是原子與原子結(jié)合,還是分子與分子之間結(jié)合俄认,作用力本質(zhì)上都是電磁力个少。


當距離小于某一個尺度時,從宏觀角度來看眯杏,物質(zhì)與物質(zhì)之間相互接觸了夜焦。從微觀角度來看,物質(zhì)與物質(zhì)之間并不存在真正的接觸岂贩,它們都是在電磁力的相互作用下接近或者結(jié)合在一起的茫经。


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