一种分子间相互作用力的分析方法技术

本发明专利技术涉及一种分子间相互作用力的分析方法。包括准备实验器材；在物块B的一表面蘸上一滴水，使物块A上的圆形玻璃片贴附在此水膜上被压着往返挪动，待明显感觉到摩擦力增大时，再用力挤压两物块；手压外力撤去前，它利用了水分子对玻璃浸润和水分子的流动性，使两附着层间水分子的名义接触面积与实际接触面积相等，达到充分接触；手压外力撤去后，在外界大气压等力的作用下，两物块A、B合在一起，其接触面视为理想接触面；仍依据物体平衡条件，通过对物块A在抽真空过程中受力情况变化的实验分析，获得分子力宏观表现大小和弹力摩擦力的显示形式，验证微观表现分子力与分子间距离的定性关系，推理出存在的分子力与分子间距离的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术把分子力与物体力两个原彼此分离的研究领域融合在一起，属于物体力学 研究领域，具体涉及研究分子间相互作用力的方法。
技术介绍
1734年英国物理学者德萨左利厄斯不经意中发现了著名的两铅球实验现象，随之 提出了摩擦粘附论。1919年英国生物学者哈迪在做了大量实验后，其对摩擦力的分子说和 分子力的粘合说都有支持的两光学玻璃片实验也闻名于世。随着工业和技术的发展，上世 纪以来，在原粘附论的基础上出现了一种新的理论而逐渐被学术界广泛承认一新摩擦粘 附论。如我国的人民教育出版社是国家级教科书的专业出版社，她编著的现用普通高中物 理教材，完全采用了粘附论，提到把两块纯净的铅压紧，由于分子间的引力，两块铅就合在 一起，甚至下面吊一个重物也不能把它们拉开。把两块光学玻璃的表面磨得既光滑又相吻 合，并把表面处理干净，施加一定的压力它们就可以黏合在一起，这也是利用了分子间的引 力。 新摩擦粘附论中的粘附论，可以概括为两个观点：一是较大的法向压力能使工 业和技术无法达到的两物体接触面之间距离小到分子(原子）引力发生作用的范围，于是， 物体的接触面间产生了原子性粘合，表现为分子引力；二是摩擦力是以分子引力形式来显 示的。 由于对粘附论的质疑及其再发展迟滞的原因，需要有一种新的分子间相互作用力 的分析方法，以便推动研究的向前发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，对分子间的相互作用 力能深入更细致的探究。 为了实现上述专利技术目的，本申请提供了以下技术方案： ，包括以下步骤： 步骤一准备 横截面直径为5. 0 X KT2m，质量为2. 30 X KT 1Icg的实心金属铁圆柱体，用胶粘一直径 为5.0X10 -2m，厚为5X10 -3m，质量为2. 0X10 _2kg的浮法平板圆形玻璃片，组成物块A， 制作两个；长、宽、厚分别为I. 〇5X KT 1InJ. OX 10_2m、5X 10_3m的浮法平板矩形玻璃片B， 并在其一端钻一直径为4XlO^3m的小孔，制作两个；支架、真空罩、真空泵和水； 步骤二在物块B的一表面蘸上一滴水，使物块A上的圆形玻璃片贴附在此水膜上被 压着往返挪动，待明显感觉到摩擦力增大时，再用力挤压两物块； 步骤三手压外力撤去前，它利用了水分子对玻璃浸润和水分子的流动性，水分子的重 力大于水分子间能表现出的最大引力，使两附着层间水分子的名义接触面积与实际接触面 积相等，达到充分接触； 步骤四手压外力撤去后，两附着层间距离变大，但充分接触的面积没有变，在外界大 气压等力的作用下，两物块A、B仍合在一起，其接触面视为理想接触面； 步骤五依据物体平衡条件，通过对物块A在抽真空过程中受力情况变化的实验分析， 获得分子力宏观表现的大小和弹力摩擦力的显示形式，验证微观表现的分子力与分子间距 离的定性关系，并推理出存在的分子力与分子间距离的关系。 步骤六用物体平衡条件，通过对新摩擦粘附论中粘附论的解析和对历史上著名 的两铅球实验和两光学玻璃片实验的改进而得到的新实验现象，说明粘附论违背了牛顿运 动定律。 图2是物块A处在标准大气压到理想真空的抽气过程中三个不同状态时的受力 图。整个抽气过程中物块A受重力G不变。随着连续抽气，/5在连续减小，物块A却始终 处于平衡状态。由于是向上托物块A的力，它在连续减小时，一方面导致代表两分子间 表现力的两附着层间所表现的分子斥力连续变小，另一方面又使代表两分子间距离的两附 着层间距离连续变大。中间又经过了接触面间的分子力由原来表现为分子斥力变为分子引 力的过程，这样的过程中必定会有存在的分子引力与存在的分子斥力平衡的一个状态。在 这个状态下，它既不会表现分子引力，也不会表现分子斥力，出现了的情况。现定义 此状态分子间的距离为A。则此状态前r < ιν/5+G < 0。继续抽气，r > IV会出现 > 〇,分子间的作用力由原来表现为斥力而变为引力来维持平衡。若抽气质量能理想为真 空，则W=O，此时表现为分子引力的F与G平衡，即/^=0，/^=< =-2. 5牛顿，方向与G相反。 说明了分子间作用力与分子间距离的关系：表现为斥力时，r < Γ(ι ;引力斥力平衡时，r= rQ ; 表现为引力时，r > r。。 实验中有一个过程，r是从Γ(ι (Γ(ι的数量级是KTicim)开始增加的，表现为分子引 力的/^人零逐渐增大到G ( Α2.5牛顿）。但当分子间距离大于l(T9m时，分子引力和分子 斥力几乎都为零，可以忽略不计，就更谈不上有明显的分子引力表现了。说明表现为分子引 力的F 随r变化的曲线在^附近存在峰值。 在图3-b这个特殊状态，整个圆接触面上水分子间的表现力为零，或者说表现的 平均力为零，平均距离在圆心处或水平直径处，水平直径处水分子间的距离r=r(l。水平直径 的上半部分表现为水分子引力，下半部分表现为水分子斥力，且大小相等。说明水平直径的 上侧每对水分子间表现的引力与下侧每对水分子间表现的斥力一一对应，位置关于水平直 径对称，大小相等，表现的水分子引力与水分子斥力分别对距离的变化率在分子力与分子 间距离关系的图线中关于^位置对称相等。即在近 Γ(ι处，可视表现力对距离的变化率为衡 量。 表现的分子引力自无限远处的零值至最大值的过程中：首先是表现的分子引力对 距离变化率增大的过程，反映出存在的分子引力对距离的变化率比存在的分子斥力对距离 变化率的绝对值大且增加的更快；在表现力对距离的变化率增至最大值这个转折点后，是 表现的分子引力对距离变化率减小的过程，反映出存在的分子斥力对距离变化率的绝对值 比存在的分子引力对距离的变化率小但增加的更快；表现的分子引力为最大值时，其对距 尚的变化率为零，反映出存在的分子引力对距尚的变化率与存在的分子斥力对距尚变化率 的绝对值相等。说明在…>r> ^范围，虽然分子间表现为引力，但并非在此范围内的任何 距离阶段存在的分子斥力比存在的分子引力都减小或增加的更快。否定了教科书上在r >rQ时，由于分子斥力比分子引力减小的更快，所以表现为引力的研究表明。 有益效果 本申请把分子间的表现力（宏观和微观）与地上的物体力学这两个原彼此分离的研究 领域融合在了一起，拓展了牛顿经典力学的适用范围。即采用物体平衡条件作为解决问题 的新方法：针对新摩擦粘附论中粘附论的建立原理，进行了定性的否定分析，通过新设计的 两铅柱实验和两玻璃片实验所得到的新实验现象，否定了两铅球实验和两光学玻璃片实验 一定是分子引力的结论及所支持的粘附论，且在理想的物理模型中给予了摩擦力概念微观 上的新定义；又在目前的工业和技术都公认无法的情况下，获得了缝隙间不存在空气压 强的接触面，实现了理想实验，在理想实验中，确定了弹力和摩擦力就是微观分子力的集中 表现，与分子所受的重力之合为物体的重力陈述相当，同属牛顿经典力学体系，其中，完成 了分子力宏观表现的大小测定、弹力和摩擦力显示形式的认定、微观表现的分子力与分子 间距离关系的验证、强调了分子力与分子间距离关系图线的描绘依据，发现了分子力与分 子间距离的新关系，产生了对分子间相互作用力的新认识。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子间相互作用力的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一 准备 横截面直径为5.0×10－2m，质量为2.30×10－1kg的实心金属铁圆柱体，用胶粘一直径为5.0×10－2m，厚为5×10－3m，质量为2.0×10－2kg的浮法平板圆形玻璃片，组成物块A，制作两个；长、宽、厚分别为1.05×10－1m、7.0×10－2m、5×10－3m的浮法平板矩形玻璃片B，并在其一端钻一直径为4×10－3m的小孔，制作两个；支架、真空罩、真空泵和水； 步骤二 在物块B的一表面蘸上一滴水，使物块A上的圆形玻璃片贴附在此水膜上被压着往返挪动，待明显感觉到摩擦力增大时，再用力挤压两物块； 步骤三 手压外力撤去前，它利用了水分子对玻璃浸润和水分子的流动性，水分子的重力大于水分子间能表现出的最大引力，使两附着层间水分子的名义接触面积与实际接触面积相等，达到充分接触；步骤四 手压外力撤去后，两附着层间距离变大，但充分接触的面积没有变，在外界大气压等力的作用下，两物块A、B仍合在一起，其接触面视为理想接触面；步骤五 依据物体平衡条件，通过对物块A在抽真空过程中受力情况变化的实验分析，获得分子力宏观表现的大小和弹力摩擦力的显示形式，验证微观表现的分子力与分子间距离的定性关系，并推理出存在的分子力与分子间距离的关系。...

【技术特征摘要】
1. 一种分子间相互作用力的分析方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一准备 横截面直径为5. Ο X l(T2m，质量为2. 30 X 1(T Ig的实心金属铁圆柱体，用胶粘一直径 为5.0X10 -2m，厚为5X10 -3m，质量为2. 0X10 _2kg的浮法平板圆形玻璃片，组成物块A， 制作两个；长、宽、厚分别为1. 〇5X 1(T^7. OX 10_2m、5X 10_3m的浮法平板矩形玻璃片B， 并在其一端钻一直径为4X10^3m的小孔，制作两个；支架、真空罩、真空泵和水； 步骤二在物块B的一表面蘸上一滴水，使物块A上的圆形玻璃片贴附在此水膜上被压 着往返挪动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺信，张源源，
申请(专利权)人：张顺信，张源源，
类型：发明
国别省市：河北;13