Question

晶須是一種發(fā)展中的高強度材料，它是一些非常細的、非常完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體，現(xiàn)有一根鐵(Fe)晶，直徑d=1.60 μm，用F=0.026 4 N的力恰好將它拉斷，試估算拉斷過程中Fe原子間作用力f，鐵的密度ρ=7.92 g·cm^-3

Answer 1

解析：因原子力作用范圍在10^-10 m數(shù)量級，阻止拉斷的原子力主要來自由斷開面上的所有原子對.當(dāng)Fe晶上的拉力分攤到一對Fe原子上的力超過拉伸中的最大原子力時，F(xiàn)e晶就被拉斷，求解如下：鐵的摩爾質(zhì)量M_A=55.85×10^-3 kg,原子體積

    V= m³=1.175×10^-29 m³

    原子直徑D=()^1/3=2.82×10^-10 m

    原子球的大圓面積

    S=πD²/4=6.25×10^-20 m²

    鐵晶斷面面積

    S′=πd²/4=2.01×10^-12 m²

    斷面上排列的鐵原子個數(shù)

    N=S′/S==3.2×10⁷(個)

    最后求得

    f= N=8.25×10^-10 N.

答案：8.25×10^-10 N