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如何解释压铅块导致铅块吸在一起的实验不是因为大气压而是因为分子间存在引力? 第1页

  

user avatar   spacexi 网友的相关建议: 
      

题主能想到这一层说明对科学研究中的控制变量法已经有了初步的认识。

题主说的实验应该是这个:

如果从严格的控制变量法的角度来说,确实无法直接排除大气压的作用。因为大气压大到0.1MPa这个级别,学过中学物理的同学可以计算一下......还是能提起相当重量的。不过只需要加一个补充实验就可以了:把上述装置扔进真空管,抽一下真空......还不掉就说明不是单纯的靠大气压压倒一起的。

当然,这个实验在中学阶段仅仅是用来理解分子间作用力的,如果你继续学习的话可能以后还会碰到一个类似的实验。就是铅金扩散

这个实验是这样的,将打磨后的金板和铅板压到一起,保持足够的时间。二者会完全结合到一起,从截面上看会发现铅和金相互扩散。这个实验在课本上用来说明的扩散与热运动。大致是这样:

实际上这就是低温焊接......

焊接或者说材料连接的本质就是将两个材料之间的距离压缩到分子间作用力(其实对金属来说并不存在分子)的作用范围内,则材料就会连接为一个整体。只不过这个范围在高温下比较大罢了。

比如下面[1]就是用低温焊接的方法连接的钛合金和高温合金。使用电子显微镜和能谱仪可以很容易看到元素的相互扩散。

所以,如果在没有大气的真空环境下......由于接触面不存在空气,反而会更容易结合到一起。实际上“伽利略”号木星探测器的主天线就发生过这个问题......幸好当时还有一个备用天线。


我看了一下其他回答, @Patrick Zhang 提到了氧化的问题,其实就是氧化越严重则越难以实验金属之间的相互连接,这和大气压没有关系,原因是氧化物的存在导致了金属离子难以进入到足够近的范围(毕竟隔着一层氧化物)。并不能说明大气压是否影响了分子间作用力的问题。

至于为什么氧化物和金属结合就那么困难......这又牵扯到从金属键到离子键共价键等微观作用力的问题还有界面量这个大坑了......

参考

  1. ^周媛,李晓红,毛唯,毕晓昉,熊华平,吴欣.以Ti,Ni薄膜为中间层的钛合金与高温合金低温扩散焊研究[J].材料工程,2010(10):96-99. https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFD2010&filename=CLGC201010023&v=MjkzNjNMdXhZUzdEaDFUM3FUcldNMUZyQ1VSN3FmWk9kcEZpbmtXN3pJSmlITWJiRzRIOUhOcjQ5SFo0UjhlWDE=



  

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