農林漁牧網

您現在的位置是:首頁 > 漁業

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

2021-12-26由 果仁科普 發表于 漁業

刀刃為什麼那麼薄

刀能切開一張紙,是最為常見的一種現象,幼兒園的小朋友都能操作,但這麼一個再平常不過的現象,我們真的知道其背後的真正原理嗎?

可以預見的是,刀刃看上去再薄,也比構成紙的原子大了上萬倍不止,因此刀刃無法進入原子之間的間隙,也無法進入分子之間的間隙,這就好比是兩個只隔了幾釐米遠的乒乓球,它們之間的縫隙,又怎麼可以讓一座大山透過呢——標題中的第一個問題,答案顯然是錯誤的。

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

對於刀為什麼能切開紙,我表弟的答案是,刀能切開紙是因為刀很鋒利。(是的,就是這麼直白)

看著他那一臉認真的表情,我真的不想打死他,他說了一句十分正確的廢話,是個人都知道。這個解釋只是一種表面答案,並不能解釋其背後的真正原因。

有的小夥伴可能會說,這是因為刀比紙硬,所以在切割的過程中,相對軟的紙承受不住就發生了斷裂,這個答案已經朝著真相邁出了一大步,不過大家有沒有想過,紙張被切開的斷裂處,到底發生了什麼?斷裂的是分子嗎?

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

或者說,是刀刃將分子碾碎了嗎?我們已經知道,刀刃不可能進入分子縫隙,但刀刃有沒有可能粗暴地將分子破壞掉呢,就像是我們雖然不能用腳將一隻蟑螂切開,但我們可以將它踩成一坨,我們不能用一座大樓將乒乓球切開,但可以將它砸成粉末一樣,這樣一來,構成紙的一些分子破裂,紙自然也就被切開了。

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

其實這也是不可能的,分子並不等同於蟑螂,嚴格意義上的碾碎或是改變分子,需要涉及到分子內部,甚至涉及到原子和電子,打個不恰當的比喻,涉及到原子層面的改變,一般都跟核能有關……顯然這樣巨大的能量,並不是刀刃可以提供的,不過這個答案已經十分接近真相,只是刀刃破壞的不是分子,而是分子間的作用力。

物質的分子與分子之間有好幾種作用力,正是這些分子間的作用力,才能讓它們緊密的組合在一起,形成宏觀上的物體。

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

同樣得,不考慮紙張中的其他填充物,只考慮構成紙的植物纖維,它的分子之間也存在這些力,當刀刃垂直紙面切割時,由於刀刃太薄,與紙接觸的面積太小,導致壓強可以變得很大。

壓力讓物質結構崩塌,同樣大小的力作用在越小的面積上,單位面積的壓力就越大。刀和被切物,誰的分子結構不穩定誰就破碎,一旦尺度達到奈米級,此時影響刀切開物體的因素只有斥力,電子間相互排斥,此時的刀刃看起來非常非常寬,電子間相互排斥讓材料往兩邊去。

刀,可視為金屬單質(一般是合金),結合力為原子間的引力與斥力的平衡點,相當的牢固,比構成紙張的分子間結構要穩定許多,因此在刀刃切割的過程中,被切物微觀結構破裂擴張,也就是紙張被切開的過程。紙張被切開後,由於分子被分離的太遠了,自然不可能再維持紙的原狀。

刀能切開紙,是因為刀刃進入了原子的縫隙?還是將原子切碎了?

好了,關於紙被切開的秘密,今天就說到這裡,關注我獲得更多科學冷知識,知道更多世界真相,感謝大家!