Khi tôi dùng một con dao thật sắc bén để cắt một vật nào đó thì lưỡi dao đang cắt xuyên qua các nguyên tử hay chỉ làm chúng trượt qua nhau?

Source: https://qr.ae/pN2IRG

{———————————————-}

Câu hỏi rất hay, dù cho nó đã được hỏi nhiều trên Quora rồi.

Đầu tiên, một con dao không cắt xuyên qua một nguyên tử được. Ở mức độ nguyên tử, vật bị cắt và lưỡi dao dường như là phẳng (thực chất là sần sùi, nhưng không có nghĩa là lưỡi dao không sắc đâu nhé). Đây là hình ảnh cạnh của lưỡi dao dưới kính hiển vi điện tử. Thanh tỉ lệ vật thể (Scale bar) ở đây là 1 micromet tương ứng 1000 nanomet và lớn hơn một nguyên tử 10.000 lần. [Hình 1]

Và đây là hình hiển vi điện tử của gốm ở độ phóng đại lớn hơn một chút [Hình 2] (JEOL 6490 Low-Vacuum Scanning Electron Microscope)

Lực cần dùng để tách rời các nguyên tử ra khỏi nhau rất là khác so với những gì bạn có thể làm với con dao. Nếu bạn nghĩ chiều dài lưỡi dao có liên quan, thì cũng sai luôn.

Vậy có chuyện gì đây? Như bạn thấy, những thứ này có vẻ mịn với mắt thường nhưng bề mặt các loại vật liệu thực ra khá lộn xộn và không sắp xếp có trật tự tổ chức như các nguyên tử đâu (Người dịch: tác giả có thể đang đề cập nguyên tử trong các vật chất rắn, trong vật chất dạng khí thì các nguyên tử đa phần chuyển động hỗn loạn, chất lỏng thì độ hỗn loạn nằm giữa mức rắn và khí). Liên kết để giữ các nguyên tử lại với nhau rất mạnh, nhưng liên kết để giữ các phân tử với nhau (hay còn gọi là liên kết giữ cho các nhóm phân tử lại với nhau) lại yếu hơn nhiều.

Khi dùng dao cắt đồ, tất cả những gì bạn đang làm đó chính là đẩy và làm biến dạng vật liệu mà thôi. Nhưng toàn bộ lực sinh ra từ tay bạn đang được truyền vào cái vùng lưỡi dao vốn có kích thước chỉ ít hơn 1 micromet một chút. Ở khía cạnh của vật liệu, lực này sẽ biến dạng vật đang được cắt rất nhiều. Từ đó, vật được cắt sẽ biến dạng nhiều đến mức chúng bị xé toạc ra – những liên kết yếu giữa các nhóm phân tử sẽ tách nhau ra, đặc biệt là gần chỗ dễ đứt hay những điểm yếu các trên vật liệu.

Một con dao không có cắt vì cạnh lưỡi dao sắc bén của nó trượt qua thứ nào đó. Bởi vì từ cách nhìn ở mức độ phân tử, lưỡi dao sắc bén cũng chỉ như lưỡi dao cùn mà thôi. Nhưng với một con dao sắc bén, nó cho phép bạn có thể truyền toàn bộ lực vào một vùng cực kì nhỏ. Chính vì vậy, liên kết yếu giữa các nhóm phân tử vật bị cắt mới bị bẻ gãy, dẫn đến vật liệu bị biến dạng.