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导语
“等一下,我们切开了一块西瓜,不就是把两块西瓜切成了四块吗?”
眼看着别的人轮流拿刀划开挂在树上的西瓜,小王在旁边听了一会都忍不住冷不丁说了一句。
“噢,那就是说西瓜原子也沒切开啊?”
刘杨感兴趣地问到。
“对啊,西瓜细胞不就是由大量的原子组成的嘛,切开了细胞,不就切开原子了吗?”
“你这个想法蛮有创意的,也没错,但也没对。”
物理老师插话说道。
刘杨和小王现在都跃跃欲试起来,物理老师感到有点好笑,但也想看看这两人沉浸在这个想法中有着何种结果,便企盼着等着物理课可以图个吃瓜的结果。
切开了原子?
其实小王的想法非常新颖,如今我们对于原子的构成也对应着往微观世界的方面上思考,他们是“见一次、想一次”,而在我们现实生活中,切开物体的行为虽然微不足道,但也可以通过这个例子让小朋友从宏观世界进一步去理解微观世界,物理老师为了让他们看到不同的结果,请他们最先站在宏观世界“切开”了一块细胞都能看到的层次。
刘杨和小王站在原子的层次想象着刀切这块“细胞”的过程,然而想到一定的层次,他们就发现自己之前的想法并不全面,最后物理老师想要通过这个例子让大家思考,刀划开了之后到底划开了什么,刘杨最后得出判断道刀划开了原子,并非小王说的划开了细胞,那小王又豁然开朗地指出他人已经划开了细胞,那原子可以不构成细胞吗?
“可以啊,但是细胞是由原子组成的,但是划开细胞这个范围实际上就比划开原子这个范围窄了一圈,创造出的东西都由原子组成,因此不是所有原子组成的东西都叫做原子。”
物理老师深思熟虑后想到这点说道。
原子这个层面是微观世界的,而细胞这个层面是宏观世界的,因此可以划开细胞的东西一定由原子组成,但细胞就不一定由原子组成了。
于是划开细胞,得到的就是宏观世界的东西,在对宏观世界的东西进行切割,这就是从宏观切入微观,也是我们研究物质的一个非常有益的方法。
小王和刘阳对此非常感兴趣,纷纷讨论起这一切的原理,于是物理老师就扩大讲解范围解释道:“那么这个对于低等晶体和高等晶体呢?”
对此,学生们也一脸茫然,分明同样是晶体,为何还分了低等晶体和高等晶体呢?
对此物理老师也给他们做了专门讲解。
不同晶体的内部结构。
从外部来看,低等晶体和高等晶体并不会有什么区别,不论是在外形上还是实际的物理和化学性质上,我们都无法找出两者之间的区别。
但当经历了X-射线衍射进行微观层次的划分,发现在低等晶体的衍射图上会显现出其他现象:不仅会有了在同一个平面上出现的其他平面,还会有在不同平面上出现的相同现象,这些都是指示物质的微观层次的非常重要的信息。
低等晶体和高等晶体的区别就在于在其中的原子排列顺序,而这个顺序是分毫不差的,一旦有了不同于正常状态的排列,那么整块低等晶体和高等晶体的性质就会发生本质的不同。
而这个原子集合的本质是“密堆垛结构”,那么为什么人们给低等晶体和高等晶体这样的对比呢?
因为高等晶体的密堆垛结构更加有序,而低等晶体的密堆垛结构就没有那么有序,因此人们就将高等晶体和低等晶体进行对比,例如菱镉和硫化镉。
人们对于刀具切开物体的解释就是破坏物体内部的密堆垛结构。
对于金属晶体来说,他们是由金属阳离子组成的,它们之间的相互作用是金属键,它们会在线性排列的轨道上排好队。
而在原子晶体中,原子之间的相互作用就是共价键、极性键和协须键,它们之间会形成一个三角平面的排列结构,方便他们之间的相互作用。
在离子晶体中,因为原子会失去电子变成阳离子和获得电子变成阴离子,导致阳离子和阴离子之间的相互作用就是离子键,因此离子晶体中的原子之间会形成阴离子和阳离子的排列结构。
而在分子晶体中原子之间会形成氢键、共价键、氢键和非共价键,因此分子晶体中原子之间的排列就比较复杂了。
刀切开物体到底切开了什么?
所以当刀切割物体的时候,它不是真的切开了原子和细胞,而是切开了原子之间的相互作用,因为无论是原子晶体还是离子晶体,它们都是由原子、离子的多个原子和离子相互作用形成的,因此在它们的基础上产生的东西也无法独立存在。
因此在刀具的厚度和原子之间的距离还差了一个量级的情况下,刀切开物体所实际上切碎的正是物体内部的原子之间的相互作用,而非原子本身。
这个道理大家一定会听过非常多次了,那么在我们的日常物质中是否真的会出现切开原子的事情呢?
当然会出现,就像切开西瓜一样,虽然西瓜细胞并没有切开,但是切开的操作仍然发生了,那么这是为什么呢?
这就是因为在西瓜中的细胞并不是独立存在的,而是由大量的原子和离子相互作用形成的,因此切开西瓜也是切开了原子和离子之间的相关作用。
在切开高分子聚合物的时候,可能会出现切开内部的单个分子的情况,但是这一瞬间内部的单个分子也是没有实际生产的,因此我们不能说刀具真正的切开了分子。
有的时候可能会有一些懂得东西,但是在进行理解的时候就会出现一些问题,这就需要我们更加深层次的进行挖掘,因此在对于物质的研究过程中,我们的理解也是不断在深入的。
结语
刀划开了一块石头,我们就应该像西瓜一样的思考问题,同时也能更加深入的了解我们身边的东西,这能够为我们提供研究物体的更加好的思路,如果是一个更加深刻的先生切断了一个西瓜,那他切开的可能就是细胞了。
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