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        破鏡能重圓嗎

        2009-01-01 00:00:00瞿芝蘭
        初中生世界·八年級物理版 2009年3期

        “破鏡重圓”典出唐·孟棨《本事詩·情感》,講的是南朝太子舍人徐德言與妻子樂昌公主的故事,后來人們用“破鏡重圓”來比喻夫妻離散或決裂后又重新團(tuán)聚。

        有這么一個小魔術(shù):一面圓形或方形(較大的)鏡子上有幾條裂縫,表演者用毛巾在鏡子上畫幾個圈,破鏡就重新變成了一面好鏡子了,難道“破鏡”真的可以重圓?

        我們知道,物質(zhì)由分子組成,分子間同時(shí)存在吸引力和排斥力,固體、液體內(nèi)大量分子能聚集在一起形成固定的形狀或固定的體積,這使我們推理得出分子之間一定存在著相互作用的吸引力;而固體和液體又很難被壓縮,說明分子之間還存在著相互作用的排斥力,分子間有空隙就是分子間有排斥力的有力證據(jù),至于分子間主要表現(xiàn)出吸引力還是排斥力,與分子間的距離有關(guān),是分子間的吸引力和排斥力的綜合效果。

        一般來說,分子和分子之間有一個“安全”距離,這個距離一般為10-10m,稱為平衡距離,當(dāng)分子間距離等于平衡距離,即10-10m時(shí),分子間的吸引力與排斥力大小相當(dāng)。作用抵消,可以認(rèn)為不表現(xiàn)出力,即分子間作用力為零,當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí),吸引力和排斥力都隨分子間距離減小而增大,但排斥力增加得快,所以吸引力小于排斥力,對外表現(xiàn)為排斥力,這就是我們用力壓縮固體(或液體、氣體)時(shí),物體內(nèi)會產(chǎn)生反抗壓縮力的原因,當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí),吸引力和排斥力都隨分子間距離增大而減小,但排斥力減小得快。所以吸引力大于排斥力,對外表現(xiàn)為吸引力,平時(shí)人們用力拉伸物體時(shí),不易拉斷物體就是這個道理,如果分子間距離大于10倍的分子直徑時(shí),分子間的吸引力和排斥力都十分微弱,可以忽略不計(jì),就認(rèn)為相互間不存在分子作用了,氣體就是這種情況,氣體分子間距離太大,彼此之間幾乎沒有了分子間的作用力,所以氣體在宏觀上表現(xiàn)出沒有一定的體積和形狀,可以充滿任何一種容器。

        實(shí)際上,相互接觸的物體之間的距離,一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10倍分子直徑,正如我們在翻閱書本時(shí)并不會感到緊靠的兩張紙之間存在著分子作用力一樣。

        所以,人們無法將打碎的玻璃直接拼合起來,因?yàn)榇藭r(shí)接觸面兩側(cè)的分子間距離遠(yuǎn)大于平衡距離,分子間幾乎沒有力的作用,所以從物理學(xué)的角度看,破鏡是無法真正重圓的,但如果先加熱玻璃使它軟化,然后使軟化部分的分子接近到吸引力能夠發(fā)生作用的距離內(nèi),再加上一定的壓力,就能使兩塊玻璃拼合起來了。

        那前面提到的小魔術(shù)又是怎么一回事呢?原來,表演者在表演前用削尖的肥皂在鏡子上畫幾條線,遠(yuǎn)看就像鏡子破了一樣,當(dāng)他用毛巾在鏡面上畫圈時(shí),實(shí)際是借此機(jī)會用濕毛巾將肥皂線擦去,“破鏡”就重圓了,

        在實(shí)際生產(chǎn)中,人們早就利用分子間吸引力來進(jìn)行金屬焊接了,一般焊接就是靠熔化金屬,從而使分子間的距離足夠近,能夠產(chǎn)生力的作用,待金屬冷卻后就焊接到一起,近代還有爆破焊接技術(shù),它是將金屬表面清潔后靠在一起,然后靠爆炸產(chǎn)生的巨大壓力,將兩金屬壓接在一起。

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