Il 10 Ott 2006, 18:53, "richi l'italiano" <matemate_at_brembenet.it> ha
scritto:
> Prendo un mattone o una barra di un metallo qualsiasi. Lo taglio o lo
rompo
> di netto un pezzo. Se ricongiungo le parti ormai divise, questi non si
> riattaccano pi� a meno che io non usi (a seconda dei materiali) colle o
> saldature. Perch� il materiale in questione si comporta cos�? Perch� non
si
> riattacca naturalmente? Perch� gli atomi che prima erano legati non si
> rilegano pi� una volta rimessi assieme?
> Grazie in anticipo a chi vorr� darmi una semplice risposta e buona serata
a
> tutto il NG.
Sei tu Delfo, oracolo dei miei pensieri? A me interessa proprio capire come
evitare le rotture e come favorire le fusioni.
Ho pensato per molto tempo a questo interessante quesito. Una spiegazione,
forse un poco sempliciotta, che mi ero dato � questa: se io riuscissi a
riportare
gli atomi nelle esatte posizioni di partenza allora il sistema dovrebbe
tornare ad
aderire e per di pi� dovrebbe portarsi ad una temperatura lievemente
superiore
alla temperatura iniziale in misura proporzionale all'energia di legame per
gli
atomi della superficie, ma suddivisa sul numero totale di atomi, quindi si
tratta
di una temperatura comunque impercettibile che per� ripaga parte
dell'energia
impiegata nel produrre il frazionamento. Alla fine di un ciclo di
frammentazione e
rifusione l'energia in eccesso che non avesse avuto il tempo di dissiparsi
sarebbe,
in linea del principio di Clausius (che � un principio tuttavia),
esattamente quella
fornita al sistema in termini di lavoro meccanico necessario a produrre la
rottura.
Tuttavia nel momento in cui la rottura
� prodotta si verifica che nei pressi della superficie di frazionamento si �
prodotto
un accumulo di stress sufficiente a superare l'energia di legame per atomo,
questa energia � tanta e basta a produrre un ricollocamento spontaneo degli
atomi dopo la rottura, ed a disperdere l'eccesso di energia : in
modo che, anche se non ci fosse la difficolt� pratica di riportare punto per
punto
le superfici a contatto l'una con l'altra, avremmo comunque la difficolt� di
dovere
ricollocare puntualmente gli atomi nelle posizioni di partenza, cosa che
loro
spontaneamente non farebbero.
In conclusione qualche osservazione a supporto di questa intuizione: un
sistema
che si rompa con poco stress, � generalmente anche pi� facile da rifondere,
si pensi
ad esempio ad una tavola di cioccolato, o ad un pezzo di gomma, o ad una
schiuma,
conta infatti come la capacit� degli atomi di muoversi, che � tanto maggiore
quanto
minore � la rigidit� del sistema. Un sistema fragile non � necessariamente
un
sistema che richiede poco stress per essere separato.
Ci si pu� chiedere come misurare il grado di irreversibilit� del processo.
Questo
� un quesito difficile nell'ambito della termodinamica, poich� si tratta di
un
fenomeno di superficie, quindi tipicamente non estensivo (additivit�
dell'entropia?
solo in senso della superficie, forse, ma certamente non globalmente). Ci si
pu�
chiedere anche se le temperature a cui � necessario portare le superfici per
favorire la fusione sono confrontabili o maggiori delle energie cinetiche
raggiunte
durante la separazione.
Dicevo che questa spiegazione � sempliciotta, perch� esiste un ulteriore
meccanismo di superficie che rende improbabile il rinsaldamento a
temperatura ambiente, si tratta della ricostruzione superficiale. La
superficie
� una regione di un materiale caratterizzata da sue proprie qualit� tutte
speciali, che la rendono differente dalle parti interne di un cristallo. Il
motivo
sta nella meccanica quantistica, a causa della presenza della soluzione
di continuit� la densit�
di carica superficiale pu� essere negativa, ovvero viene a formarsi un
leggero
velo di elettroni che schermano le cariche negative di superficie, quando
allora
si avvicina un atomo occorre che questo, che a sua volta ha una nuvola
elettronica,
superi una barriera, una volta superata la barriera il processo di
aggregazione �
esotermico, ma nel frattempo occorre che l'atomo trovi la spinta per
promuovere
quella riorganizzazione della struttura elettronica che altrimenti tende a
conservare
i propri numeri quantici. In tal senso ci si pu� chiedere quale ruolo possa
giocare,
in luogo di un riscaldamento indiscriminato, un riscaldamento mirato della
sola
struttura elettronica. Certamente sono stati effettuati esperimenti in
proposito:
fusione coadiuvata otticamente. Al tempo in cui mi posi la domanda feci
anche una
ricerca. E scoprii che lo studio dei processi di fusione di superficie ha
ricevuto negli ultimi
cinque anni una incentivazione sia nel senso di favorirla, sia nel senso di
inibirla.
Laser surface melting. Oggi cercando con le stesse parole chiave si trova un
gran
numero di siti dedicati ai nuovi dispositivi table-top a fusione nucleare,
che nel
frattempo sono stati elaborati da alcune universit� americane. Ci si pu�
chiedere
se una sorgente di neutroni energetici non possa anche questa avere una
qualche utilit� nel coadiuvare processi di fusione, aiutando selettivamente
la
disclocazione. Buona domanda.
> richi l'italiano
>
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Received on Wed Oct 11 2006 - 16:53:20 CEST