Question

晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体，现有一根铁(Fe)晶，直径d=1.60 μm，用F=0.026 4 N的力恰好将它拉断，试估算拉断过程中Fe原子间作用力f，铁的密度ρ=7.92 g·cm^-3

Answer 1

解析：因原子力作用范围在10^-10 m数量级，阻止拉断的原子力主要来自由断开面上的所有原子对.当Fe晶上的拉力分摊到一对Fe原子上的力超过拉伸中的最大原子力时，Fe晶就被拉断，求解如下：铁的摩尔质量M_A=55.85×10^-3 kg,原子体积

    V= m³=1.175×10^-29 m³

    原子直径D=()^1/3=2.82×10^-10 m

    原子球的大圆面积

    S=πD²/4=6.25×10^-20 m²

    铁晶断面面积

    S′=πd²/4=2.01×10^-12 m²

    断面上排列的铁原子个数

    N=S′/S==3.2×10⁷(个)

    最后求得

    f= N=8.25×10^-10 N.

答案：8.25×10^-10 N