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締切り済みの質問

原子から見た材料力学

鉄原子が2つつながっていてそれを材料の引張試験の様に引っ張った場合何N(ニュートン)で切れますか?
その計算をする場合どのような方法で計算をしますか?

 ⇐〇ー〇⇒

 〇:鉄原子

投稿日時 - 2018-05-09 04:34:23

QNo.9496613

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回答(3)

ANo.3

直接的には力[N]で定めることはできないと思います。
結合エネルギーに優るエネルギーを加えたときに結合が切れるわけで。
それは普通、数eV。

ぱっと鉄の結合エネルギーが出てこないので、NaClで見てみると、3.08eV、ジュール換算でj=5×10^-19 [J]くらい。
無理やり力にするなら、次のような感じかと。NaとClをどのくらいの距離離せば結合が切れるだろうか。たぶんイオン半径くらいか。それはNaとClとで違うけど、両者平均でd=1.4×10^-10 [m]くらい。
x[N]×d[m]=j[J]を解いて、xは3.5×10^-9 [N]くらい。
あれ、分子一個だけを相手にするにしてはずいぶん大きい力だな。dの想定次第だし。
たぶん、相当無理な計算になってますね。やっぱり力[N]で論じることに無理があるんだろうと思います。

投稿日時 - 2018-05-10 11:27:52

ANo.2

鉄は金属結合ですから自由電子でつながってるだけです。
力はかなり弱く温度で大きく変わります。
これを計算することは非常に難しい。
実際には純鉄の試験片で断面積から原子1つ分の面積から割り出して計算することになると思う。
純鉄は非常に弱くアルミ線のように簡単に曲がりちぎれます。
http://www.toishi.info/metal/tensile_list.html

投稿日時 - 2018-05-10 07:59:54

結晶のイメージで行くと、何らかの電気的な結合かと思います。
未知の特別な方程式が別途有る訳では無いのでは。
だから電磁気学でしょうかね。
学生時代からだいぶ経つので、計算方法はかなり忘れていますが。
ただし鉄(Fe)は、単純な「イオン結合」では無い。
最近気が付いたことですが、「汚れ」も電気的な結合だと思っています。
なべのこびり付きも、洗濯で洗うような汚れも、多分そうでしょう。

投稿日時 - 2018-05-10 03:36:27