ELEKTRONEN
VdW —
UNIVERSUMS HISTORIA enligt relaterad fysik | 2010VII13 | 2010VIII18 | enproduktion
| Senast uppdaterade version: 2011-08-21 · Universums Historia
innehåll · webbSÖK äMNESORD på
denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER · förteckning över alla webbsidor
Brotthållfasthet OCH MATERIALLÄRA ·
Grundläggande begrepp inom materialläran — Om materialens sammanhållande
krafter — Elektronen och elektronmassans komponenter — Kohesion och Adhesion — Kraft och
Energi
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild4 Excur4 ·19apr2010 · Nikon D90 · Detalj
Det verkar inte finnas några allmänt etablerade ENKLA ELEMENTÄRA
matematiska sambandsuttryck för begreppet atomär-molekylär KOHESION
i MAC
— trots enkla analogier. Däremot används frekvent
sambandsformer som associeras med van der Waals krafter
för att beskriva ADHESION
— trots att samma matematiska typuttryck just ger KOHESIONSMATEMATIKEN på
enklaste form. »Den uppmärksammade förbistringen» har föranlett det här
dokumentet. Forts.
ELEKTRONEN — materien
Begreppsbeskrivningar
enligt relaterad fysik [TNED] — med jämförelser och
korsreferenser till MAC
Elektronassocierade
Artiklar |
||||
|
|
Brottgränser — Rm Experiment — Teori |
Elektronens frigörelse ur atomkärnan: |
|
|
— enkel grundgeometri — |
Kärnassocierade
artiklar |
Se även i Förklaringarna till begreppen i den moderna akademins
kvantelektrodynamik (QED) från 1947.
Grundbegreppens förankring i fysiken, hur de uppkommit — och
deras innebörd i relaterad fysik (TNED)
Allmänna artikelrubriker — Elektronen i materien
Parbildning — Hur positronbildning i MAC framställs som
skapelse av materia
Van der Waals
krafter — angående materiens sammanhållande krafter, Materialens
hållfasthet och kemiska bindningsenergiinnehåll
För Elektronelementet, se Elektronen, ELEKTRONMASSANS KOMPONENTER, Ljusets
Polarisation, Spektrum och Kvanttalen.
För BT, se Atomkärnans allmänna magnetiska yttoroidfält.
Elektronens
frigörelse ur atomkärnan:
NEUTRONSÖNDERFALLET laddningsdeplacementet
NEUTRONSÖNDERFALLET kärnmagnetismen
ATOMKÄRNAN allmän
formbeskrivning
kärnanod, BT-fältet.
Grundämnesmetallernas brotthållfasthet [Rm] — inledning
Grundämnesmetallernas brotthållfasthet
— approximativt via vätebindningen
Vänster: Stiliserad ikonbild av kovalenta bindningens geometriska
fysik, cirkelradien = d0, samma som atommedelavståndet: Två Väteatomer
sammanbinds [»kedjas»] av en mellanliggande gemensam elektronmassa. Bindningskraften i fallet
Väteatom-Väteatom är (här veterligt) den allra starkaste som finns i fysiken. Se Jämförande
tabeller — Kovalenta bindningar.
Höger: Förminskad diagrambild
[klicka på bilden för större] av Grundämnesmetallernas brotthållfasthet, jämförelse mellan
Experimentellt uppmätta [ljusvioletta] och Beräknade [mörkblå] enligt
vänsterfigurens helt enkla basgeometri, vidare nedan.
Den enkla kovalenta bindningsgeometrin
— figuren ovan vänster med Coulombekvationen F=ke(e/d0)2
som motsvarar fallet med Väte [Atomnummer Z=1, se även utförligt i Vätebindningen H—H] — ger en approximativt samstämmig överensstämmelse med
experimentella brotthållfasthetsdata [MatWeb]
på de olika grundämnesmetallerna.
PRINCIP:
Den enkla F-formen ke(e/d0)2
används genomgående för alla grundämnesmetallerna [från och med atomnummer Z=3,
Litium] — med enda tillägget att resultatet divideras med atomnumret (Z).
Ytkraften F/A fås genom division med cirkulära flödestvärsnittets yta
för mittcirkel A=[A=π[d0/2]2]/√2=πd02/√2, som ger F/A=kee2/(π·d04·√2).
Z-divisionen motsvarar dämpningen i
attraktionen via den växande repulsionskraft som framträder via atomer med
växande atomnummer, analogt större kärnladdning. Resultatet av den modifierade
F/A-formen visas i Diagram Rm1. Med en enklare justering för den ytterligare
exponentiella dämpningen av kärnkraftsrepulsionen vid låga Z, samt en
marginellt linjär kompensation som dämpar ytterligare för höga Z, ges det
justerade resultatet i Diagram Rm2 (originalet till den förminskade bilden ovan höger),
sambandet nedan.
F/A = (100[8Z(t6) + 2([Z–1]/2)–2])(1/Z)kee2/(π·d04·√2) ............ N/M² = Pa
Approximation till Grundämnesmetallernas
brottgränser, se Diagram Rm2.
Genom
separat undersökning visar det sig att ovanstående approximationsform uppvisar
(nära) samma variationsstruktur som Medelatomkubiska Elektronmassatätheten, Zm(e)/d03.
Denna visas här nedan infälld i tonat gult i bakgrunden till jämförelse med
förgrundens Diagram Rm2.
Diagram Rm3 — Diagram
Rm1 · Diagram Rm2
Brotthållfastheten (MPa) för
grundämnesmetallerna .............. Serie1, Rm =
(100[8Z(t6) +
2([Z–1]/2)–2])(1/Z)kee2/(π·d04·√2), Pa; Serie 1 i MPa
Experimentellt uppmätta Rm-värden ....................................... Serie2, MatWeb-data, MPa Serie 2
Medelatomkubiska Elektronmassatätheten
.......................... ........., Zm(e)/d03,
KG/M3 gult fält i bakgrunden med ljusblå värdepunkter
Vätebindningen
H—H vid Z=1 här medtagen för
referens [Elektronmassatäthetsvärdet 2,25 KG/M³].
Serie
12 i MPa, Elektronmassatätheterna i KG/M³.
För vidare diagramdetaljer, se Diagram Rm2 och Diagram Rm1.
Trots
att resultatbilden ingalunda är exakt, ger den ändå
1. (i
vissa partier) en förvånansvärt god översiktsbild av HUR materiebildens
hållfasthetsfysik sammanhänger med ENKLA sambandsformer i PERIODISKA
SYSTEMET,
2. en
tämligen noggrann sammanfattning av hela Rm-intervallet
0-1000 MPa för samtliga grundämnesmetaller.
En motsvarande upplysande orienterande
översikt har emotsetts generellt på det fria webbutbudet, men tyvärr ännu inte
påträffats.
Se vidare från Diagram Rm1
[Från Vätebindningen H—H].
Se även allmänt från HÅLLFASTHETSGRUNDERNA (Brotthållfasthet).
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild216 · R2010Apr · 13apr2010 · Nikon D90 · Detalj
Forts.
frn. INLEDNINGEN
Det
är märkligt, främst eftersom man redan (väl) känner energibindningsdata för
olika molekylära grundkopplingar [Se Jämförande tabeller
— Kovalenta bindningar]. Dessa
grunddata kan uttryckas matematiskt approximativt i samstämmighet med
tabellvärdena via enkla grundsamband, se Vätebindningen H—H. Grundsambanden ansluter också tillsammans med
ytterligare alternativa matematiska uttryck och som — just — anknyter till
sambandsformer av den konventionella van der Waals adhesionsmatematiken typ
F/A=K/d^3, se citat, och
som alltså i själva verket tydligen beskriver kohesionsfysiken: materialens brotthållfasthet.
I MAC [Se Övergången
VdW-Casimir] låter man Casimirsambandets form (1/d^4
— som inte räcker ända fram till atomkopplingarna, se JÄMFÖRANDE FUNKTIONSGRAFER) för speciellt korta avstånd [0,1-20 nM] mellan åtskilda
materialytor övergå i en associerad van der Waals sambandsform (1/d^3);
I TNED finns ingen liknande övergångsform — eftersom
ADHESIONSSAMBANDETS MATEMATIK i TNED (1/d^2TILL4)
täcker hela intervallet min-max, se INLEDNINGEN TILL CASIMIREFFEKTEN I RELATERAD FYSIK. TNED/Casimir-teorin baseras helt på de elektronmassans komponenter som förkastades av MAC från 1927; Bortfallet kompenserades med ett »vakuumets nollenergi», se från Casimireffekten
i MAC.
EN
MÖJLIG FÖRKLARING till avsaknaden i MAC av ENKLA ELEMENTÄRA GRUNDSAMBAND för (speciellt) kohesionen i materialsammanhang, kanske blir bäst belyst genom att
studera en av de (få) webbkällor som diskuterar några sambandsformer alls i
samband med kohesionsbegreppet,
Philosophical
Transactions of The Royal Society — 2009
BOND
ANISOTROPY AND COHESION OF WET GRANULAR MATERIALS — Farhang Radjai1, Vincent
Richefeu
http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/367/1909/5123.full
Nämligen
det påtaliga inslaget av
·
(onödigt — om det gäller en
elementär översikt med enkla exempel) komplicerad matematik av arten tensorkalkyl
·
krångliga utläggningar
med universitets-
och högskolematematikens specialtermer som
tydligen bara kan förstås av personer som redan är förtrogna med nomenklaturen
på den nivån
För
TNED:s del; Se exempel i Vätebindningen H—H.
Den möjliga förklaringens svårighet i MAC fördjupas betydligt
genom att det enkla exempelfallet [Se exempel i Vätebindningen
HH] vidrör det som påpekas i INLEDNINGEN:
I MAC används uppenbarligen typformen F/A=K/d3 för att beskriva Adhesion
— som i exempelfallet med Vätebindningen och dess koppling till Kovalenta allmänna atombindningsformen med konkret praktiskt resultatexempel i Diagram Rm2
i själva verket och tydligen beskriver-definierar Kohesion.
Se den mera utförliga inledande
beskrivningen av »förbistringen» på artikeln Kovalenta allmänna atombindningsformen i början av avsnittet om van der Waals krafter.
[Det verkar med andra ord vara ytterst
svårt att beskriva ämnet med utgångspunkt i modern akademi].
I den här presentationen ges en översiktlig
jämförande resultatbild från tillgängliga tabellvärden (MatWeb) via
olika ämnen tillsammans med resultat från beräkningar via de här härledda
sambandsformerna.
Se
även dispositionen genom INNEHÅLLSFÖRTECKNINGEN.
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild5 Adhesion · 5nov2010 · Nikon D90
GRUNDLÄGGANDE BEGREPP I MATERIALLÄRAN
Kohesion och Adhesion
INLEDANDE PRAKTISK ORIENTERING I
GRUNDBEGREPPEN
Termdefinitioner, etymologiskt
KOHESION [av lat. cohae´rere, sammanhänga] används generellt i
facklitteraturen för att beskriva ett materials INRE sammanhållning.
ADHESION [av lat. ad, till, vid, och
haere´re, hänga] används generellt i facklitteraturen för att beskriva
sammanhållning MELLAN olika materialdelar.
Exempel på etablerad facklitteratur som
beskriver begreppen kohesion och adhesion;
”I vätskans gränsyta mot en fast kropp
finns också en ytspänning, som i detta fall emellertid inte enbart bestäms av krafterna
mellan vätskepartiklarna, kohesionskrafterna, utan också av
de krafter som verkar mellan vätskepartiklarna och partiklarna
i den fasta kroppens yta, adhesionskrafterna.”, FOCUS
MATERIEN 1975 s180sp2n.
Praktiska
exempel som visar inverkan av kohesion och adhesion framgår dels med hjälp av vattendroppar på olika
material och dels med hjälp av vattenfyllning i kärl med olika material. Vi
studerar några enkla köksexempel.
BILDKÄLLA: Författarens arkiv ·
Bild5 Adhesion · Nedan Bild7 · 5nov2010 · Nikon D90
Adhesion, praktiskt köksexempel. Bilden ovan visar hur vattenlinjen i en plastbägare [höger] skiljer
sig markant från vattenlinjen i ett glas [vänster]. Medan plastbägaren uppvisar
en synbart helt rak koppling mellan kärlvägg och vattenyta utan någon
synbar kurvering, uppvisar glaset en markant rundad
övergång. Övergången i glasfallet syns som en
ganska precis 3 mM smal mångspeglande kontaktremsa. I plastfallet [höger]
finns ingen sådan övergång: Adhesionen mellan vattnet och kärlväggen är
tydligen minimal i plastfallet — medan den i glasfallet är påtaglig.
Adhesionen, glasfallet [vänster] visar att vattnet »flyter upp» en liten bit
ovanför själva vattenytan mot kärlväggen; Vattenatomerna visar tydlig
benägenhet att förena sig med materialet.
Kohesion, praktiskt köksexempel.
Bilden
ovan visar ett antal vattendroppar som sammanförts med olika material. Den
buktiga (konvexa
)
droppformen är påtaglig i samtliga fall (utom med vattendroppen i motoroljan,
den bara sjönk ner). Emellertid är rundningen speciellt tydlig i fallet med
plast (plexiglas) och metall som underlag
: ju
större rundhet i droppformens överdel, desto mera påtaglig är tydligen den inre
sammanhållande kraften, kohesionen, mellan partiklarna. En svag dropprundning
kan alltså tolkas som att kohesionskraften
inuti vattenmaterialet i förhållande till adhesionskraften mot underlaget är
liten; En stor rundning betyder då att adhesionskraften är liten med en allt
mer påtagligt synlig inre sammandragande kraft, kohesionskraften.
Ett
materials SAMMANHÅLLANDE KRAFT kallas i allmänhet för kohesionskraft;
Kraft
som — utom gravitationen — strävar att förena olika material kallas i allmänhet
för adhesionskraft.
Sammanhållningen
inom materialet kallas kohesion, attraktionen mellan de åtskilda
materialen kallas adhesion.
PrimärKohesionen —
medelmaterialkraften mellan två medelatomer
I
exemplet med Vätebindningen H—H visas hur den primärt sammanhållande kraften mellan två
närliggande atomer [f.ö. och här veterligt den allra starkaste bindningen som
finns i fysiken, se Tabelldata] kan uttryckas på en relativt enkel, elementär
matematisk form som ansluter till ELEKTRISKA KRAFTLAGEN, se Kovalenta
bindningens allmänna form.
I det sambandets förlängning visas hur
också andra atomparföreningar, här främst grundämnesmetallerna, kan förstås med
hyfsad approximativ godhet mot uppmätta hållfasthetsvärden. Se resultatbilden i
Diagram Rm2
från ursprunget i Kovalenta bindningens
energiform.
Sambandsformernas enkelhet är alldeles
tveklöst en god hjälp i varje översiktlig orientering som berör kunskaper om
materiefysiken med hållfasthetslärans elementa — och som annars [vanligen i MAC] gömmer sig bakom
komplicerade avhandlingar på ingenjörsnivå.
Vilken är orsaken till att t.ex. en vattenyta uppvisar en tydlig
benägenhet att förena sig med en hård glasyta? Borde inte ytorna i själva
verket fullkomligt strunta i varandras inre domäner och bara fungera som helt
isolerade, neutrala, komponenter?
I MAC: vakuumets nollenergi.
I TNED: elektronmassans komponenter.
I
strängt ideal mening borde ingen som helst attraktiv fenomenkraft föreligga
mellan två olika material, frånsett gravitationens inverkan och förutsatt att
materialytorna är helt elektriskt oladdade. Men som just de enkla
köksobservationerna visar, beter sig materialen ingalunda alltid så, inte ens i
den uppenbart synliga sinnevärlden. Vilken är den rent kvalitativa
förklaringen?
I
modern akademi uteslöt man från år 1927 [Se citat från Gamow] den enda logiska möjligheten med elektronmassans
komponenter, en elektronmassans struktur — utan tanke på konsekvenserna.
För att kunna förklara KRAFTVERKAN i adhesionsfenomenet fanns alltså inget
annat för pionjären Hendrik
Casimir att välja på omkring året
1947 i fenomenets uppmärksammande än ”vakuumets nollenergi”, se SAMBANDSMATEMATIKEN
TILL VAKUUMETS NOLLENERGI i separat citatblock.
I TNED är det
just elektronmassans
komponenter som står för hela
föreställningen: Alla materialytor uppvisar utåt sett en toppyta med
elektronmassor. Inom vissa närgränser, när två material närmas varandra i mikro
och nanoområdet, finns ingen möjlighet för respektive materialyta att »låsa
sina» elektronkomponenter till »det egna materialet» — ungefär som att försöka
hindra en skock galet glada barn och älsklingshusdjur från att hälsa på
varandra efter en lång bortovaro och försöka intala dem att »uppföra sig
städat»: de försvinner in i varandras mängd, och det är bara den omfamnande
glädjen som räknas. De yttersta elementen i elektronmassorna kommer
urskillningslöst att identifiera sig med varandras materialmotsatta
atomföräldrar, alltmera ju närmare materialytorna kommer varandra — förstadiet
till reguljär kemisk förening. Därmed TNED-Casimir-sambandet, se utförligt från
INLEDNING
TILL CASIMIRSAMBANDET I RELATERAD FYSIK — eller direkt för jämförelse MAC-Casimir-beskrivningen.
Nedan
följer en mera utförlig genomgång av de mest uppenbara grunderna som berör
materialens hållfasthet i den relaterbara fysikens perspektiv — och hur vi
(möjligen) kan utföra relativt enkla överslagsberäkningar för att få tag på
praktiska värden.
VAN DER
WAALS KRAFTER — inledning · van der Waals, efter (1873) holländaren Johannes
Diderik van der Waals (1837-1923)
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · BildR78 Excur9 · 2okt2010 · Nikon D90 · Detalj
Brotthållfasthet · Grundläggande begrepp inom materialläran — Om
materialens sammanhållande krafter — Elektronen och elektronmassans
komponenter, Kohesion och Adhesion, Kraft och Energi
KORT SNABBGENOMGÅNG AV BEGREPPSGRUNDERNA i Materialläran OCH Hållfasthetsläran
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
Hållfasthet
för material [eng. strength, firmness] är ett grundläggande tekniskt
[test-]begrepp som sammanhänger med all form av konstruktion, byggnad och
materialanalys. Ett materials hållfasthet bestäms generellt [förenklat] av den
kraft, tryck eller belastning som krävs för att påvisa ett brott i materialet,
den s.k. brottgränsen [Rm] [eng. Ultimate Strength].
Därmed termen eller begreppet brotthållfasthet. De olika termer som
förekommer visas i grundformen med belastningsdiagrammet, där ges också en del
webbreferenser i ämnet.
2010X7
Casimireffekten — från allmän hållfasthetslära
Universums
Historia — BellDHARMA 2010
Frånsett
atmosfäriska tryck, materialens egentyngder i givna gravitationsfält (g-fält),
materialens inbördes attraherande g-krafter och elementarladdningens inre struktur: Idealt mellan två idealt plana, elektriskt oladdade,
parallella materialytor åtskilda av planavståndet (d) finns ingen
KRAFTASPEKT:
Frånsett
gravitationen: Ingen kraftverkan föreligger mellan två oladdade materialytor.
Med
noll planavstånd är — följaktligen — också KRAFTASPEKTEN noll:
Ingen
kraftverkan föreligger mellan två närliggande atomplan — förrän man försöker
pressa ihop eller [för ett givet, redan sammansatt material] dra ifrån.
Man
kan — idealt — skilja och återförena materialytorna hur många gånger som helst
— utan inblandning av några extra krafter utöver de som behövs för att flytta
materialmassorna som enskilda fristående massobjekt.
I den
ideala modellen kan vi också påverka materialföreningsgränsen vid ideala d=0
genom att påföra materialen extra yttre tryckkrafter.
Varje
intryckande extra kraft som läggs på de bägge materialdelarna medför, på ett
eller annat sätt, en DEFORMATION i materialet (idealt från föreningspunkten d=0
och vidare inåt). Deformationen blir bestående om kraften [p(EXT)]
överskrider materialets elasticitet (Re).
Under den gränsen återtar materialet sin ursprungsform då deformationskraften
tas bort och alltmer exakt med allt mindre p(EXT). Med en viss lägsta
deformationskraft kan materialdelarna ingå beständig förening, s.k. kallfogning
(eng. Cold Pressure Welding), eller kall(press-)sammanfogning
(’kallpress-svetsning’). Villkoret (som vi förstår) är att den intryckande
kraften måste överstiga (minst 5-10 ggr) den naturligt sammanhållande (elastiska) kraften i
materialets närliggande sammanhållande atomskikt. Den överskjutande delen
garanterar arbetet för den permanenta låsningen.
Vi
backar tillbaka till situationen med d=0, Bild 2:
I DEN PRAKTISKA FYSIKEN är det inte (riktigt) så enkelt (som vi
redan vet).
Idealt
närliggande (plana) materialytor, som i Bild 2 [rundlarna föreställer varje atoms idealt avgränsade
sfäriska domän], är definitivt INTE alls enkla att »plocka isär» genom några
»ideala plansnitt» mellan närliggande atomplan. Att skapa en mellanliggande fri
distans (d) — ett brott — generellt mellan närliggande atomplan i
ett godtyckligt [fast] material, kräver i allmänhet mycket stora dragkrafter.
Det är den ena sidan av saken.
Den
andra sidan av saken är att — och här saknas [‡] teorin generellt i MAC, men inte i TNED [‡]— materialgränserna, ovan som ideala plan som stryker
exakt utmed medelatomavståndens sfärgränser, inte har den ideala
beskaffenheten: Atomens yttersta delar, i formen av elektronmassorna, närmare
bestämt genom elektronmassans
komponenter, besitter [delvis
beroende på material] relativt stor frihet att »koka» upp, utöver, utanför
den ideala plangränsen för atommedelavstånden — och därmed associera sig
med närliggande materials atomdomäner [Elektronelementens kärnattraktioner skymmer varandra
periodvis på grund av de inbördes rörelseformerna så att elementen periodvis
framstår som frikopplade från sin atomära materialdel — och därmed
tillgänglighet för andra materialdelar].
Vilket vill säga: Elektronmassornas yttersta delar och inom vissa små
näravstånd kan dela varandras atomdomäner — i princip oberoende av
materialoriginal. Med andra ord: närliggande materialytor kan attraheras
— elektriskt.
Utan en struktur för elementarladdningen (elektronen)
blir en sådan förklaring omöjlig.
I TNED utgör atommedelavståndet (kortaste, kubiska) den absoluta närgränsen för en sådan intern
materialattraktion — vilket motsvarar situationen i Bild 2.
Närmare än så kan två idealt plana materialytor inte komma varandra genom
ömsesidig elektrisk attraktion om de förs ihop från situationen i Bild 1, d>0.
Attraktionskraften i det läget får för teorins del
heller inte vara större, eller ens tangera, materialets naturliga
hållfasthetsgräns (Brottgränsen [Rm]) [eg., heller inte ens FLYTGRÄNSEN (sträckgränsen, [Re])].
För att uppnå ämnets naturliga hållfasthet, måste (nämligen — och vilket utesluter MAC-Casimirsambandet som relevant för hållfasthetsfysikens
kända domäner, kurvbilden nedan) en
ytterligare (materialdeformerande) intryckning ske typ Bild 3.
Jämförande
funktionsgrafer MAC-TNED
Jämförande funktionsgrafer MAC-TNED för Casimirsambandets fysik
—————————————————————————————————————————————————
EXEMPEL MED SEGJÄRN SIS 07 17-02 — beräkningsdata från Kalkylkortet
GrafUnit50 y=(ln[(x'–2)([x'm]'–2)])/(ln10); MAC(m)=1; TNED(m)=x/[a=1|1000]
————————————————————————————————————————————
Grafisk
form — se även TNED-Casimirsambandet i separat dokument:
y
= x–2[(x)m]–2 — Casimireffekten typfunktionen ovan
renodlad som nedan
m
= 1
........................ motsvarar
MAC-formen med d 4 ljusvioletta grafen
m
= x/a ..................... motsvarar TNED-formen med
separerade typ d1 2d2 2 ; n=n/4 ; ljusblå | gröna graferna markerade 1 | ∞
————————————————————————————————————————————
För jämförelsen har använts [rumstempererat]
Järn [26Fe58] från Kalkylkortet med materialparametrar för motsvarande
SEGJÄRN enligt
MATERIALLÄRA (Karleboserien 5 1980 s205 Tabell
7.2 Segjärn [SIS 07 17-02]:
Brottgräns [Rm] 400 MPa, Resttöjningsgräns
[Rp0,2 — strax under materialets sträck- eller flytgräns, Re] 250 MPa.
166 MPa-värdet är TNED-Casimirsambandets värde för
materialytornas attraktionstryck vid deras exakt ideala nollavstånd, analogt
uppnått atommedelavstånd utan ytterligare. Notera att det värdet [i detta fall]
gränsar till den s.k. Resttöjningsgränsen Rpn (för segjärn min.
220-250 MPa) som i sig ligger strax under elastiska deformationsgränsen [Re],
se referensdata i Grundläggande hållfasthetsbegrepp.
MAC-sambandet till jämförelse ger inga
materialparametrar. För TNED-gränserna 1
| ∞, se utförligt i TNED-Casimirsambandet.
KALLFOGNINGSSTAPELN [grön, bilden ovan], dess
nedre kant, motsvarar TNED-Casimirsambandets tangerade
atommedelavstånd — i Järnexemplet ca 166 MPa för den naturligt
attraherande närverkan via TNED-Casimirsambandet. Från denna punkt och
vidare uppåt måste en extra intryckande-deformerande kraft adderas [5-10 ggr Re-värdet] för att få
atomföreningarna att uppvisa ett naturligt motsvarande sammanfogande
hållfasthetsvärde för de förenade tryckytorna. Figuren nedan illustrerar hur
den intryckningen måste göras med internt penetrerande atomdomäner, [som efter
materialets interna fördelning etablerar] analogt bestående deformationer [minst 40%].
Kallfogningsinpressning
— extra kraft krävs för att nå Rm-hållfasthet i fogen.
MAC-Casimirsambandet klarar inte den biten.
Den ljusvioletta grafdelen [grafbilden ovan] i MAC-sambandet tangerar brottgränsvärdet (Rm) redan långt innan
materialytornas separationsavstånd når atommedelavståndet. Medan således TNED-Casimirsambandet uppvisar en
kontinuerlig, relevant och till synes rationell materialbeskrivning ända in
till atommedelavståndet, samt i tydlig respekt till de redan kända allmänna
hållfasthetsdomänerna, finns ingen liknande aspekt att rapportera i fallet MAC-sambandet.
Grafen nedan samma som ovan men förlängd i
horisontalled [x] för större tydlighet:
Exemplet med Segjärn SIS 17 07-02
—————————————————————————————————————
▬▬ GrafUnit50 yTNED = [(ln[([x/5]'–2)([(x/5)'[x/5]/1000]'–2)])/ln10]
▬▬ GrafUnit50 yMAC =
[(ln[([x/5]'–2)([(x/5)'1]'–2)])/ln10]
— Exemplet klargör speciellt att Casimir
MAC-sambandets form tydligen och omöjligen kan koppla praktiskt till någon
begriplig hållfasthetsfysik eftersom materialets brotthållfasthetsgräns enligt
den kurvan [ljusvioletta ovan] uppnås märkbart långt innan atommedelavståndet
d0 [inte bara i Järnexemplets fall] uppnås.
— Däremot matchar TNED-formen
hållfasthetsvärdet utomordentligt — LÄGRE Rm-värde VID d0 [0,228 nM i
exempelfallet].
Alla
resultatvärden i Kalkylkortet.
— För att matcha materialhållfastheterna
rimligt [i intervallet 0,1-20 nM], måste MAC »hitta något annat samband»: Man använder
sambandsformen för van der Waalskrafterna [Se Övergången vdW-Casimir] — men inte heller då
stämmer det riktigt bra ... Vidare i huvudtexten.
Vad vet man rent tekniskt om hur värdebilden (insinuerad ovan)
stämmer i området molekylära attraktionskrafter?
Det tråkiga är vid genomsökning på webben
[bland hundratals forskningsrapporter, Okt2010] att inga begripligt klara
referenser till jämförelse alls verkar finnas — »helbildsgrafer» typ 0,1-1000
nM verkar inte finnas, inte för något enda provmaterial. [Det liknar mest
situationen då havregrynsgröten befinner sig i kokning, långt ifrån tillfället
då den lugnat ner sig för servering till frukost]: forskning pågår.
I
sektionen Casimircitat ges referenser till en del av det utbud som finns gratis
tillgängligt på webben.
De mätdata som finns där ansluter
emellertid specifikt till ’Casimirområdet’ grovt (10-20)nM-100µM, medan vår
fråga ovan snarare har fokus på området 0,1nM-(10-20)nM — och som vi redan vet
ligger utom ramen för det etablerade Casimirsambandets räckvidd. Se den
ljusvioletta grafdelen ovan. Vi skulle vilja ha jämförande mekaniska mätdata
på just närområdet 0,1nM-(10-20)nM — med preferens utifrån och in, alltså från
10nM och inåt.
Här veterligt: det finns inga sådana
undersökningar [ännu Okt2010] som kan förstås på någon begriplig nivå — Eller så finns det, men inbäddat i den moderna
akademins komplicerade kemiska vokabulär — som i princip är omöjligt att hitta
utom för den som inte redan är insatt.
Det
enda referensmedel som framkommit visas i Jämförelse
med Sandia National Laboratories
— och det är bara en delvis indikation då källan inte närmare specificerar
ämnessammansättningen, eller ens koefficienternas värden.
Förhoppningen är att det kommer fram ett
bättre uppgiftsunderlag inom den närmaste framtiden — nanoforskningen är
generellt intressant ur flera synvinklar och står helt säkert i
experimentalfysikens fokus för lång tid framöver.
För
den vidare orienteringen, se även i
GRUNDLÄGGANDE
OKLARHETER i den grundläggande materialbeskrivningen I MODERN AKADEMI.
Se
även i
TNED-Casimirvärden gränsar till materialens brottgräns
— medan däremot MAC-sambandet skjuter över målet med
stora belopp
— Hur MAC beskriver typglappet 0,1-10nM
BILDKÄLLA
ovan: Författarens arkiv · Bild219 R2010APR13 · Nikon D90 · Detalj · BILDKÄLLA
nedan: Författarens arkiv · Bild11Skruv · 4nov2010 · Nikon D90
Materiallära — grundläggande hållfasthetsbegrepp
GRUNDLÄGGANDE HÅLLFASTHETSBEGREPP är den ENERGI och KRAFT som sammanhåller
länkarna — atomerna — i ett material. Till dessa hör sedan speciella
facktermer, benämningar och begrepp av typen KJ/mol, Kovalent Bindning, van der Waals Krafter [Hamakerkonstanten, m.fl.]. Avsnittet nedan
genomgår grunderna — och försöker reda ut de krångliga kopplingarna.
De allra starkaste MATERIELLA bindningarna
mellan olika atomer är inte som vi vanliga amatörer kanske kan tro, typ METALLER
och DIAMANT. Det är — faktiskt — ORGANISKA MOLEKYLER [‡org]. Skillnaden är också
jättestor [‡met]. Exempel följer.
ENERGIINNEHÅLLET PER KUBIKMETER MATERIAL av ett material
är alltid lika med DEN MATERIALSAMMANHÅLLANDE KRAFTEN [F] ÖVER tvärsnittsYTAN
[A]:
F/A =
N/M² ........................ över ytan
.................... kraft, N
=
NM/M³ ..................... över volymen .............. energi,
J=NM
=
J/M³
=
E/V
=
Rm ........................... N/M² = Pa
=
materialets brottgräns [Rm]
I konventionell facklitteratur används ofta
enheten ”kJ/mol”, »KiloJoule/GRAMmol», KJ/GRAMmol med
1 GRAMmol = ”1 mol” = 1/[1000u] = 0,001 KGmol
= AVOGADROS TAL avr. 6,023 T23 = ”1mol” ;
— Förklaring: Antalet [N] atomer eller molekyler med massan m KG av ett ämne
är N=m/Uu, U medelatomvikten och u atomära massenheten; sätt m=U gram av ämnet,
och man får N=U(0,001)KG/Uu=1/1000u: Antalet N atomer (eller molekyler) i ämnet
ges som 1 GRAMmol = 1/1000u = 6,023 T23 st enheter =
AVOGADROS TAL atomer eller molekyler som är lika stor grammängd av materialet
som dess medelatomvikt U — eller ALLTID per 6,023 T23 stycken individer atomer
eller molekyler:
— PER mol är alltså helt
enkelt »per U gram av ämnet».
Se även FOCUS MATERIEN 1975 s156sp1ö:
”En mol av ett ämne är så många gram av ämnet
som den sammanlagda atomvikten anger.”.
KJ/GRAMmol = (1000 J)/[1/u · 1/1000]
=
MJ·u ........... J
Värdetalet i KiloJoule (via begreppet ”mol”)
omformas till samma värdetal men i MegaJoule (via multiplikation med u);
=
1000 J · 1000u
=
KJ · 1/mol
KJ-värdet — underförstått i ”mol” är samma som
MJ-värdet — underförstått i produkt med u.
Jämför: 2,85 KJ (”per
mol”) = 2,85 MJ (gånger u).
Antalet (N) medelatomer i V = 1 M³ av
materialet med massan m är N=m/Uu=ρV/Uu med
m = ρV,
ρ materialets medeltäthet i KG/M³,
V = 1M³,
U medelatomvikten och
u atomära massenheten [här 1,66033 t27 KG]. Energin för alla N
medelatomer i 1 M³ av materialet blir alltså
MJ·u·N =
MJ·u·ρV/Uu
=
MJ·ρV/U
=
E ................. MJ
E =
MJ·ρV/U ;
E/V =
MJ·ρ/U ........ J/M³ = N/M² = Pa
=
F/A
=
Rm ............. MPa ;
Rm =
MJ·ρ/U ....... MPa
Värdetalet i MegaJoule (MJ via multiplikation med
u) är samma som värdetalet i KiloJoule (KJ med
underförstådd association till den moderna akademins i särklass allra mest
ologiska begrepp ”mol”, som ovan):
=
KJ/mol·ρ/U ;
KJ/mol =
Rm·U/ρ ........ Rm i MegaPascal
;
Rm =
KJ/mol·ρ/U ... MPa
Jämförande
tabeller — Kovalenta bindningar
Engelska Wikipedia innehåller en tabell (på
underrubriken Strong chemical bonds) på artikeln Chemical bond (2010-10-28) med
några fundamentala kemiska bindningar uttryckta i KJ/mol. För att få en
uppfattning om den motsvarande MATERIALSTYRKAN, sambanden ovan, har
KJ/Mol-värdena här kompletterats med Rm-värden i MPa.
KO[ömsesidigt]VALENT[tillämplig]
Kompletterande grundtabell — materialstyrkan
hos grundmolekylerna
Kovalent
bindningsform — Wikipediakällan (ovan) utsäger inte det (2010-10-31), och ger
heller ingen teckenförklaring till beteckningssätten, se separat tabell nedan.
Kovalent
bindning: de kemiskt förenade atomerna delar på ett (uni[–] eller mono), två (di[=]) eller tre (tripel[≡] eller tri) par elektroner.
Jonbindning: minimal
elektrondelning.
Se även Särskild
illustration till Vätebindningen H—H.
Kovalenta
bindningsformen — kemiskt beteckningssätt med valensstreck med namn: EX: N≡N betecknar en tri-kovalent bindning mellan
Kväve-Kväve, även benämnd ’trippelbindning’ [KÄLLA: FOCUS MATERIEN 1975 s155ö,
s156sp2];
beteckning |
– |
= |
≡ |
namn |
uni- |
di- |
tri- |
|
singulär |
dubbel |
tripel |
medelatomvikt |
typ |
kemisk bindning |
d0, längd pM |
E, KJ/mol |
Rm, GPa |
ρ |
U |
|
Vätebindningar |
t12 M |
MJ·u |
T9 N/M² |
KG/M³ |
Väte-Väte |
H–H |
74 |
436 |
1786,43 |
4 097,31 |
|
8,5 |
Väte-Syre |
H–O |
96 |
366 |
686,85 |
15 951,43 |
10 |
Väte-Fluor |
H–F |
92 |
568 |
1211,10 |
21 322,15 |
18 |
Väte-Klor |
H–Cl |
127 |
432 |
350,16 |
14 590,02 |
|
|
Kolbindningar |
|
|
|
|
6,5 |
Kol-Väte |
C–H |
109 |
413 |
529,50 |
8 333,52 |
12 |
Kol-Kol |
C–C |
154 |
348 |
158,20 |
5 455,24 |
12 |
Kol-Kol |
C=C |
134 |
614 |
423,69 |
8 280,59 |
12 |
Kol-Kol |
C≡C |
120 |
839 |
806,14 |
11 530,07 |
13 |
Kol-Kväve |
C–N |
147 |
308 |
160,99 |
6 794,94 |
14 |
Kol-Syre |
C–O |
143 |
360 |
204,40 |
7 949,03 |
15,5 |
Kol-Fluor |
C–F |
134 |
488 |
336,74 |
10 695,76 |
23,5 |
Kol-Klor |
C–Cl |
177 |
330 |
98,81 |
7 036,27 |
|
|
Kvävebindningar |
|
|
|
|
7,5 |
Kväve-Väte |
N–H |
101 |
391 |
630,10 |
12 086,25 |
14 |
Kväve-Kväve |
N–N |
145 |
170 |
92,58 |
7 624,62 |
Kväve-Kväve |
N≡N |
110 |
945 |
1178,82 |
17 464,03 |
|
|
|
Syrebindningar |
|
|
|
|
16 |
Syre-Syre |
O–O |
148 |
145 |
74,26 |
8 194,63 |
16 |
Syre-Syre |
O=O |
121 |
498 |
466,73 |
14 995,41 |
|
|
Halogenbindningar |
|
|
|
|
19 |
Fluor-Fluor |
F–F |
142 |
158 |
91,62 |
11 017,5 |
35 |
Klor-Klor |
Cl–Cl |
199 |
243 |
51,20 |
7 374,00 |
40,5 |
Brom-Väte |
Br–H |
141 |
366 |
216,78 |
23 987,89 |
80 |
Brom-Brom |
Br–Br |
228 |
193 |
27,04 |
11 206,75 |
63,5 |
Jod-Väte |
I–H |
161 |
298 |
118,56 |
25 263,33 |
126 |
Jod-Jod |
I–I |
267 |
151 |
13,17 |
10 990,85 |
TABELLFÖRKLARINGAR med källreferenser:
Bindningslängden
d0 i picoMeter, ”In molecular geometry, bond length or bond distance
is the average distance between
nuclei of two bonded atoms in a molecule.”, @INTERNET Wikipedia
Bond length 2010-10-28;
Bindningsenergin
E i KJ/mol, grunddata, se sist
nedan;
Materialstyrkan
Rm i GigaPascal, efter medelkubvolymen d0³ och medelatomvikten Uu med
medeltätheten uU/d0³,
Rm = KJ/mol·u/d0³/1000, GPa [Se
särskild HÄRLEDNING];
Medeltätheten
ρ i KG/M³, efter atommedelavståndet d0 lika med bindningslängden
som ovan, ρ = uU/d0³ med
medelatomvikten
U som
(U1+U2)/2, U12 bägge avrundade heltal (från särskild tabell i PERIODISKA
SYSTEMET).
........... högsta kolumnvärdet
KÄLLDATA — utom
U, Rm och ρ: @INTERNET Wikipedia Chemical bond 2010-10-28
[Wikikällan från University of Waterloo,
Cyberspace Chemistry — begränsad behörighet].
Jämför motsvarande materialstyrka för några av
metallerna
[se Tabell med källdata i Kalkylkortet, Tabellflik1
Ämnestabell]:
bet. |
ämne |
Z |
U |
ρ(KG/M³) |
|
d0 pM |
Rm|GPa |
|
Al |
Aluminium |
13 |
27 |
2700 |
|
255 |
0,65-1,5 |
0,065-0,150 |
Cr |
Krom |
24 |
52 |
7190 |
|
229 |
2,99 |
0,413 |
Fe |
Järn |
26 |
56 |
7870 |
|
228 |
2,85 |
0,400 |
Co |
Kobolt |
27 |
59 |
8900 |
|
222 |
— |
— |
Ni |
Nickel |
28 |
59 |
8910 |
|
222 |
0,3-2,1 |
0,045-0,317 |
Cu |
Koppar |
29 |
64 |
8930 |
|
228 |
1,43-3,23 |
0,200-0,450 |
Au |
Guld |
79 |
196 |
19260 |
|
257 |
1,22 |
0,120 |
KJ/mol = Rm·U/ρ ........ Rm i MegaPascal
Jämförande
karaktäristik:
1. medelatomavstånden är runt dubbelt så långa
för metallerna jämfört med organiska grundmolekylerna;
2. materialstyrkan hos metallerna är runt 1
000 ggr lägre (400/0,4 = 1 000) jämfört med organiska grundmolekylerna;
3. metallerna uppvisar tunga atomkärnor med
elektronmassor längre ut jämfört med de lättare organiska grundmolekylerna;
Olika sätt kopplar olika styrka
Grundbegreppen
från MAC:
”Kovalent bindning I en renodlad jonbindning är varje elektron
lokaliserad till en bestämd atom. Är elektronmolnens yttre delar gemensamma
innebär det att några av
elektronerna inte tillhör en utan flera atomers elektronmoln. De har blivit delokaliserade. Den bindning som
då uppkommer kallas kovalent
bindning eller elektronparsbindning.”,
”En
kovalent bindning kan sträcka sig över många atomer. Så är t.ex. fallet i
metallkristaller. Metallisk
bindning är därför ett specialfall av den kovalenta.”,
”Mellan
kovalent bindning och jonbindning finns alla övergångar. Ju mer lokaliserade
elektronerna är desto större är jonbindningsinslaget, medan det kovalenta
inslaget ökar med ökad delokalisering.”,
”Övriga
bindningar Andra slag
av kemisk bindning är mycket svagare än
jonbindning och kovalent
bindning. Dipolbindning, vätebindning och van
der Waalskrafter är de viktigaste.”
FOCUS
MATERIEN 1975 s149sp2n-s150sp1ö
I den diversitet av olika möjliga resonanser i elektronmassorna som kan finnas i den kemiska kopplingen
mellan två närliggande atomer, finns en motsvarande stor mängd olika sätt som
den atomära bindningen kan verkställas på.
Typmönster i centralkraftsverkan — PREFIXxSIN 1+sinax a(1—10) 1tUnit30
Bindningen mellan atomernas positivt laddade
atomkärnor återfaller helt på den mellanliggande negativt laddade
elektronmassan och dess förmåga att sammandra kärnorna.
Bilden ovan illustrerar i TYPFORM två atomer
som hålls samman av en deras gemensamt mellanliggande elektronmassa, här
idealiserad som en samlad sfärisk kropp (blå). I praktiken ligger
elektronmassan utspridd på olika mer eller mindre utspridda lokaler med
[inbördes komplicerade] resonansmönster och olika fördelning i olika partier av
xyz-rymden.
— Det som atomerna MEST tycks intressera sig
för är RESONANSKRITERIET (harmoniska symfonier): helt ÖMSESIDIGT fyllda
resonansskal — typ NaCl [se även i PERIODISKA
SYSTEMET]:
— Om två (ELLER FLERA) atomer SUMMERAR en
oktett [8-tal] — fylld resonans — i atomens yttersta delar, har atombindningen
den allra största förutsättningen för att bli maximalt stark.
Som redan påpekats i PERIODISKA
SYSTEMET betyder det att speciellt atomer i ändgrupperna 1 och 17, t.ex.
NaCl [figuren ovan i sammanställt »kemiskt percept»], representerar särskilt
starka bindningar.
Men även mera exotiska typer med »fyllda
resonanser» kan förekomma. Ett exempel är två Kväveatomer [N{2-5}-N{2-5}]: De tre elektroner som fattas
i ytterelektronskalet för fylld resonans kan delas av N-N-kopplingen genom att
endera N-atomen LÅNAR UT 3e till den andra: Resultatet kallas konventionellt en
Tri[pel]Kovalent Bindning, »TRE par elektroner» delas mellan två atomer.
Den tri[pel]kovalenta bindningen är en av de allra starkaste molekylbindningar
som finns, se N≡N i föregående jämförande
tabell.
Starkaste bindningen
mellan två närliggande atomkärnor med samma laddningspolaritet ges naturligtvis
främst OM de repulsiva kärnpotentialerna SKYMS NER av en mellanliggande motsatt
potential — en mellanliggande elektronmassa. Vätebindningen H—H
är tydligen den ideala hörnstenen i den principen [dessutom tydligen också
den starkaste]: Med en och samma laddningsrepresentation,
enbart med ändring av atommedelavstånden (d0) och KRAFTDÄMPNING med (1/Zatomnummer) motsvarande
kärnrepulsionernas växande inslag med växande Z, ges en tydligt hyfsad
representation 0-1000 MPa för samtliga grundämnesmetaller, se Diagram
Rm3, Diagram Rm2 och Diagram Rm1.
Exempel på Webbkälla som refererar ovannämnda
detaljer:
Tripel-Kovalent Bindning [Med exemplet
Kväve(N)-Kväve(N) enligt N≡N]
http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-i/chemical-bonding/triple-covalent-bond.php
Allmänt etablerade begrepp — exempel på hur
termerna används:
TRIVALENT bindning, TREatomBindning
DIVALENT bindning, TVÅatombindning (di-atomär
bindning)
KOVALENT bindning,
PARELEKTRONDELNINGS-Bindning — som kan vara singulär (1), binär (2), triplär
(3), teträr (4), pentär [5], osv.
Kovalenta
bindningen delar på ETT PAR ELEKTRONER för varje kovalens:
EX: En bindning mellan två atomer kan dela på
TRE PAR elektroner, TRE kovalenser, vilket blir en TriplärKovalent Bindning
eller en TripelKovalent Bindning.
Webbkällor verkar i allmänhet dåliga på att
ange KVANTITATIVA VÄRDEN för påstådda olika bindningstyper.
Här finns en upphittad som
skiljer sig:
PROPERTIES
AND ENERGY CONTENTS OF CHEMICAL BONDS — Peter v. Sengbusch 2003
http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e18/18c.htm
”Covalent bonds are the most important type of bond occurring in organic
molecules. They are characterized by a common
pair of electrons between two neighbouring
atoms. Depending on the involved partners, simple, double or triple
bonds can be formed (H–H, O=O, N≡N).”
:
delta G of a covalent bond -210 to
-420 KJ/mol
Weak interactions -4 to -30
KJ/mol
Thermal molecular movements -0,7 to -3 KJ/mol
delta G of Ionic interactions -20 to -30 KJ/mol
Van der Waals attraction -3 to
-4 KJ/mol
Källan ovan ger dock ingen förklaring till
”delta G” — man får söka svaret på annat håll. En annan källa upplyser
”Delta G Energy
can be used to do work. Scientists call this useful kind of energy "free energy" and represent it with the letter "G"
(named after the scientist Josiah Willard Gibbs, who first thought of this
concept).”,
BIOdotEDU
— Bond Energy 2005
http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/LAD/C4d/C4d_bondenergy.html
EXEMPLEN VISAR ORDNINGEN.
Ytterligare en upphittad källa som anger
referensvärden för de olika kemiska bindningskrafterna — notera differenserna
mot föregående, samt även i jämförelse med energiinnehållet i motsvarande
metalliska bindningar [Se tabellen i Jämförande metallbindningar]:
TABLE 3.1 Bonding energies for various atomic
bonding mechanisms
Bonding mechanism Bonding energy [kJ·mol^-1]
Ionic 340-800
Covalent 270-610
Metallic 20-240
Van der Waals <40
GOOGLEBÖCKER s27 Table 3.1,
UNDERSTANDING MATERIALS SCIENCE: history,
properties, applications — Rolf E. Hummel 2004
Tabellvärdet
närmast ovan för ’Metallic’ anger 20-240 KJ/mol — att jämföra med tabellhållfasthetsvärdets 0,65-2,99
KJ/mol för metallerna Al, Cr, Fe, Ni, Cu, Au i Jämförande metallbindningar.
Vi vet inte här om källförfattaren ovan
möjligen avser ytterst extremt speciella metallbindningar — typ superspeciella
legeringar med mycket höga brotthållfasthetsvärden, typ (240 KJ/mol)(8000
KG/M³)/26~73,8 GPa. MatWeb ger
som jämförande motvikt högsta brottgränsen (Rupture Strength) för Kolstål (High
Carbon Steel) 0,621-1,3 GPa, och för
rostfritt stål (Stainless Steel med Tensile Strength, Ultimate ) 0,085-3,00 GPa. Av allt att döma är det storleksordningen i varje fall
för de mest draghållfasta stålen — ännu långt från typ 70 GPa.
EXEMPLET BARA UNDERSTRYKER ORDNINGEN (här
färgat av min personliga erfarenhet i webbsökningen Okt2010): Mera av regel än
undantag är webbkällor på området — även böcker som ovan — knapphändigt
relaterade, inte sällan [som ovan] med inbördes rätt präktiga differenser.
Jämför även uppgiften från Wikipediatabellen på den trikovalenta N≡N-bindningen
med 945 KJ/mol, att
jämföra med bokexemplet ovan som anger max 610 KJ/mol för kovalent bindning. Det är tydligt [frånsett rent
tekniska orsaker i vetenskapshistoriens utveckling] mera längre ifrån än
närmare någon ambitiöst precisionsbaserad allmän lärostol. Skulle man använda
typ Soleffekten [3,8 T26 W] med samma typdifferens, vore vi nog (tillbaka) vid
år 1311.
[OM författarna hade en etablerad källa att
referera till, typ mätlaboratorium erkänt för noggrannhet och omsorgsfullhet,
skulle ovannämnda datatyp reduceras till ett minimum. Också det exemplet pekar
på det uppenbara: organisationen för rent vetenskapliga ändamål utan
vinstintressen inom forskningsvärlden är uppenbarligen inte optimal].
Örnnebulosan [detalj] — En av de magnifika stoft och gasöarna [i huvudsak VÄTGAS] i Universum som tros vara tummelplatsen för nybildning av
stjärnor.
Credit: Astronomy Picture of
the Day — National Optical Astronomy
Observatory/Association of Universities for Research in Astronomy/National
Science Foundation — 2009 February 8 — http://apod.nasa.gov/apod/ap090208.html
Vätebindningen H—H
Kovalenta bindningsgeometrins grund
Kohesionsfysikens enkla
grundsamband — exempel
Särskild illustration till Vätebindningen H—H
— den ekvivalent sammanhållande ytkraften — från Jämförande
tabeller — Kovalenta bindningar
OM vi prövar att beräkna Coulombkraften
[F=k(Q/d)²] på vanligt sätt enligt Elektriska
kraftlagen som nedan [Se särskilt block i Kalkylkortet Tabellflik 1 — Kontrollräkning |
Jämförande tabeller — Kovalenta bindningar | Väte] med distansvärdet d0=74 pM från Tabellen och med k=1/4πε0 ges resultatet som visas
underst i figuren nedan — enklast tänkbara geometriskt EKVIVALENTA
mönsterkoppling. Vi studerar — alldeles tydligt — en Hörnsten i Fysiken:
F/A = [2·k(e/[d0/2])2/πd02]·√2
=
[k(e/[d0])2/πd02]/√2
=
(ke2/π√2)/d04
=
1 731,29 GPa
Jämför tabellvärdet
= 1 786,43 GPa
Vätebindningens
grundgeometri,
se även Inledande beskrivning
Orangea
punkterna representerar de bägge väteatomernas kärncentrum. Den blå punkten i
mitten representerar den idealt gemensamma elektronladdningens sfäriska
punktlokal. Tvärsnittsytan i mitten, som begränsas av de orangea cirklarnas
skärningspunkt, är den som definierar elektriska kraftflödets cirkulärt
ekvivalenta tvärsnittsyta för det ekvivalenta atomattraktionstrycket [1731 GPa]
— den ekvivalent
sammanhållande ytkraften.
För att få tabellvärdet på 1786,43 GPa ska
d0 vara 73,422 pM med konstanterna enligt Kalkylkortet [Tabellflik 1].
Överensstämmelsen via √2 som transformationsfaktor
mellan de olika distanserna [Väteatomens grundradie eller Bohrradien Hr0 och d0
samt tvärsnittsytans reduktion] är inte »exakt» [vid rumstemperatur] — men som vi ser,
mycket nära [96,91% träff] — d0(74pM)/Hr0(52,9pM) är realt 1,398 mot idealt 1,414 [98,87% träff].
Med
den uppenbara resultatgeometrin frågar man sig då vad källuppgiften från
Wikipediakällan grundas på — för noggrannhetens skull.
Wikikällan refererar till ett University
of Waterloo med en Cyberspace Chemistry Home Page — med begränsad
behörighet för allmänheten. Källan upplyser [2010-11-04],
”Bondlengths are determined by X-ray
diffraction of solids, by electron diffraction, and by spectroscopic methods (study the
light absorbed or emitted by molecules).”,
”The bondlengths ranges from the shortest of 74 pm for H-H
to some 200 pm for large atoms, and the bond energies depends on bond order and
lengths.”,
University
of Waterloo — Cyberspace Chemistry — BOND
LENGTHS AND ENERGIES — datumuppgift saknas
http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html
OM
uppgiften på 74 pM (7,4 t11 M) kommer från spektroskopiska-röntgendiffraktiva
mätningar är det tydligt att överensstämmelsen med den enkla geometrin som ovan
är
1.
påtaglig,
2.
pålitlig — och därmed
3.
väl relaterbar.
VAD
VI HAR FÖRSTÅTT AV DEN SAMMANHÅLLANDE YTKRAFTENS FENOMENFORM,
——————— ———————
är
att dess distansform inte kan ändras (frånsett ytterst små fluktuationer) med
mer än att materialbindningen bryts, att det uppstår ett materialbrott — materialets
brotthållfasthet (Rm).
Vare sig vi försöker att ytterligare pressa
ihop komponenterna, eller att dra isär dem, uppvisas i vilket fall lika stora
inre motkrafter, samma som DEN SAMMANHÅLLANDE YTKRAFTEN, och som strävar att
bevara jämvikten
med nollspänning. Med andra ord: det
finns ingen (nämnvärd) töjbarhet i den sammanhållande ytkraftens
flödestvärsnitt hos en given materialbindning. Enda sättet att ändra
bindningens distansfaktorer är att ändra bindningsformens temperatur (E=hf).
Kovalenta bindningens allmänna
form
Växande kärnladdning reducerar atomära Coulombattraktionen
Med
en (till att börja med grovt) approximerad giltighet (med prövning från
Ämnestabell i Tabellflik 1 i Kalkylkortet, nedan) gäller sambandsformen för Vätebindningen [se
inledande härledning i Grundämnesmetallernas
brotthållfasthet]
F/A = (ke2/π√2)/d04 ................................. vätebindningens sammanhållande ytkraft, k = 1/4πε0
också
(i varje fall, men med vissa spridningar) för metallerna enligt
För etablerad definition av Kovalenta
bindningen, se Kovalent bindning.
F/A = (1/Z)(ke2/π√2)/d04 ......................... kovalenta bindningens sammanhållande ytkraft
generellt mellan två lika atomer
med d0
lika med grundämnesmaterialets atommedelavstånd. Tabellen nedan med Rm | beräknat MPa visar några
metalldata till jämförelse.
Jämförande tabell — Brotthållfastheten Rm som funktion av ämnets
reciproka atomnummer Z
Data ovan samma som i ÄMNESTABELLENs data i Kalkylkortet, Tabellflik 1.
Värdena ovan ansluter till Diagram Rm1.
Frånsett
aluminiumfallet är det tydligt att överensstämmelsen är hyfsad [med viss
materialbearbetning ligger värdena inom materialgränserna].
En
mera omfattande jämförelse för samtliga grundämnesmetaller, sambandet ovan, ges
i Brotthållfastheten
för grundämnesmetallerna.
Motsvarande
mönsterform för den sammanhållande
kraften i materialets kubiska medelatom
— energibindningsinnehållet per M³ materialmedelatom — blir (Se utförligt från grundsambandet samt Kovalenta allmänna atombindningsformen)
Kovalenta bindningen, energiformen
F/A = K/d03 ............................................. Den sammanhållande ytkraftens kubiska
fördelning, se Grundform, Pa [=N/M²]
F/A = H(√8)/24πd03 ................................ via Hamakerkonstantens [delvis konventionellt
kaotiska] sambandsform, van der Waalskraften
........................................................... Se förklaring från Allmänna samband, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
Som vi redan uppmärksammat [se från Grundsambandet] används varken
sambandsformer eller termer i MAC i någon motsvarighet
till ovanstående: van der Waalskrafterna förekommer [tydligen]
inte som definitionsbas för KOHESIONSKRAFTER — ovan — utan används genomgående för
ADHESIONSMATEMATIK, se särskilt citat som belyser samband och
begrepp som används konventionellt.
Svaret på Frågan om vilken [enkel, begriplig] sambandsform i MAC som används för just
kohesionsmatematiken har eftersökts på webben, men ännu inte påträffats; Många
webbkällor använder termen KOHESION men utan att precisera någon sambandsform.
Se
även noteringen till Kohesionsmatematiken i Modern akademi.
PRECISIONEN
hos [den förenklat, approximativa] Kovalenta
bindningens allmänna form
F/A = (1/Z)(ke2/π√2)/d04 ......................... kovalenta bindningens sammanhållande ytkraft
generellt mellan två lika atomer
i
samklang med kovalenta bindningens
energiform [F/A=K/d03=H(√8)/24πd03]
som ovan kan testas i jämförelse med redan kända experimentellt genomförda
mätningar på — främst — de olika grundämnesmetallernas brotthållfasthet.
På Internet finns MatWeb, en omfattade databank på olika material och som kan
användas helt gratis för allmänna syften, bland annat data på
grundämnesmetallernas brotthållfasthet (Ultimate Strength). Sambandsformen
närmast ovan visas nedan i Diagram Rm1 — till jämförelse i diagrammet som Serie 1 [mörkblå],
MatWeb-data [med vissa komplement] som Serie 2 [ljusviolett].
Diagram Rm1 — Diagram
Rm2 · Diagram Rm3 — Grundämnesmetallerna
Brotthållfastheten för grundämnesmetallerna — lägsta värdena motsvarande glödgat tillstånd efter svalning [rumstempererat]
▬▬▬
Experimentellt
▬▬▬
Beräknat enligt Kovalenta bindningens grundgeometri, se även
ikonillustration i Grundformen Justerad.
PRIMÄRA GRUNDÄMNESDATA FRÅN sammanställda
källdata i Kalkylkortet i PERIODISKA SYSTEMET.
Brottgränsdata [Rm] i MPa [som ovan i
huvudsak] från Internetkällan MatWeb Nov2010 —
Kovalenta
bindningens grundgeometri, se från Vätebindningen H—H.
KÄLLDATA: Uppgifter på brottgränser [eng.
Ultimate Strength] från MatWeb;
Endast
lägsta brottgränsvärdet har medtagits — beroende på bearbetning [och
grundframställning] kan en viss mindre spridning uppåt förekomma, vilket
utjämnar skillnader i diagrammet.
Grunddata med atomvikter och medeltätheter
från sammanställningen av källverken i PERIODISKA
SYSTEMET.
Kort
beskrivning. Frånsett primärmetallerna i Period 1 [Litium, Beryllium,
atomnummer Z=3 och 4] och metallgruppen i Period 2 [Natrium, Magnesium,
Aluminium], samt intervallet Z=73-77 visar den relativt enkla sambandsformen [Kovalenta bindningens
allmänna form, F/A-sambandet infällt i figuren] en uppenbart grovt
approximativt orienterande samstämmighet med motsvarande tabelldata.
Jämförelsen ger tydligen vissa belägg för att KOVALENTA BINDNINGSGEOMETRINS GRUNDFORM kan förstås relevant som
grundpreferens — ehuru inte exakt beskrivande i den egna enkla formen.
Vi ser [genom separat analys, diagrammet längre upp] att differenserna
tecknar en ungefärlig exponentiell variation från lägre Z till högre Z; Med en
enklare funktionsjustering (med början från lägst Z=3, Litium)
Kovalenta
bindningsgeometrin som beskriver grundsambandet
F/A = (1/Z)(ke2/π√2)/d04 ......................... kovalenta bindningens sammanhållande ytkraft
generellt mellan två lika atomer
Se från Kovalenta bindningens allmänna form
y
= (F/A)·100[0,000008Z
+ 2([Z–1]/2)–2]
2010-11-07
Graf
y=100(0.000008x+2([x–1]/2)'–2) Unit5
Den justerande grafen som ger en betydligt
bättre överensstämmelse med experimentellt uppmätta brottgränser.
visar sig också en betydligt bättre
överensstämmelse, diagrammet nedan:
Funktionsjusterad Rm från Rm1 — Diagram Rm1 · Diagram Rm3
grundämnesmetallerna
Brotthållfastheten för grundämnesmetallerna
från Z=3 [Litium] — OBS lägsta värdena
motsvarande glödgat tillstånd efter svalning [rumstempererat]
▬▬▬
Experimentellt
▬▬▬
Beräknat enligt Kovalenta bindningens grundgeometri, se även
ikonillustration i Grundformen Justerad.
F/A
= (100[8Z(t6) +
2([Z–1]/2)–2])(1/Z)kee2/(π·d04·√2) ...................... N/M² = Pa
PRIMÄRA GRUNDÄMNESDATA FRÅN sammanställda
källdata i Kalkylkortet i PERIODISKA SYSTEMET.
Brottgränsdata [Rm] i MPa [som ovan i
huvudsak] från Internetkällan MatWeb Nov2010 —
Som vi ser är följsamheten markant — men
ytterligare (mera komplicerad) analys för ännu bättre överensstämmelse kräver
tydligen speciella intervallfunktioner (resonansvillkor), vilket dock här
lämnas för vidare.
SAMMANFATTNING
KOVALENTA
BINDNINGSGEOMETRINS GRUNDMATEMATIK I HÅLLFASTHETSLÄRAN
Kovalenta
bindningens allmänna form
F/A = (1/Z)(ke2/π√2)/d04
............................................................. kovalenta bindningens sammanhållande ytkraft
generellt mellan två lika atomer
modifierad
nedan från Diagram Rm1 med något större samstämmighet mot mätdata i Grundämnesmetallernas brottgränser via justerade
sambandsformen
F/A = (100[8Z(t6) + 2([Z–1]/2)–2])(1/Z)kee2/(π·d04·√2) ............ N/M² = Pa
har i
samklang med kovalenta bindningens
energiform [F/A=K/d03=H(√8)/24πd03]
genom tabelljämförelser [Diagram Rm1 och Diagram Rm2] tydligen visat att det finns en ENKEL ELEMENTÄR
SAMBANDSMATEMATIK, den ovan nämnda, för allmän orientering och översikt i
materialens praktiska grundkemi, och analog med den gängse brukade termen [‡] van der
Waalskraft för sambandsformen K/d03:
här således materialatomernas
sammanhållande — kohesiva — kraft och energi. Med den samhörigheten understryks (här) endast att Hamakerkonstanten [H] för ett visst material [under bestämda betingelser]
tydligen kan beräknas direkt ur kännedom om materialets brottgräns enligt
= Rmd03[24π/(√8)]
............................................................... med d0 som kubiska atommedelavståndet
Rm anger brottgränsen i N/M²=Pa, d0 anger
materialets kubiska medelavstånd enligt Kovalenta bindningsgeometrins grundform, från Vätebindningen H—H.
Se
även separat beskrivning i Hamakerkonstanten
från Rm.
Ett omnämnande av den beskrivna ordningen,
eller en motsvarande omskrivning i MAC, har eftersökts på de tillgängliga materialdomäner som
finns på webben, men ännu (Nov2010) inte påträffats. Se även från INLEDNINGEN.
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild219 R2010·13apr · Nikon D90 · Detalj
VdW — Materialens sammanhållande energi
Jämför
först »Kemistudentens inledande
Observation» om ej redan bekant
MATERIALENS
SAMMANHÅLLANDE ENERGI
VAN DER WAALS KRAFTER
I RELATERAD FYSIK framträder »van der Waals krafter» i ett
[betydligt] annorlunda ljus i samband med TNED-teorin generellt för
elektronmassan och elektronmassans
komponenter jämfört med den [delvis kaotiska, se Förklaringen]
beskrivningsbild som ges från den moderna akademins etablerade litteratur.
Beskrivningen nedan ger en översiktlig genomgång — enligt TNED.
”van der Waalskrafter är en
sammanfattande beteckning på svaga
bindningskrafter som verkar mellan atomer
och molekyler.”,
FOCUS
MATERIEN 1975 s150sp1mn
Relevansen
i TNED-resultaten
[Se TNED-Casimir]:
ADHESIONSKRAFTEN mellan två åtskilda plana plattor av ett visst
material som närmas till noll plattavstånd ska inte under några som helst
praktiska omständigheter för fasta ämnen nå upp till materialets naturliga
brottgränsvärde (Rm). För att komma dit nämligen, måste från max
adhesionskraft ytterligare en viss kraft (minst
5-10 ggr Re-värdet)
anställas för att få motsvarande kemisk fogning som kan uppvisa inslag av Rm.
— VID
nollavstånd mellan två idealt plana elektriskt oladdade materialytor —
motsvarande normalt närliggande atomplan — ligger mekaniska adhesionsspänningen
alltid under, lägre än, materialets brottgränsvärde (Rm).
Med exempel från Järn [SIS 17 07-02] vid rumstemperatur, brottgräns Rm = 400 MPa och
atommedelavstånd 0,228 nM [från medeltätheten 7870 KG/M³], visar TNED-formen adhesionstrycket 166 MPa; För att åstadkomma kemisk
förening måste ett ytterligare intryck påtvingas materialet (deformation med
minst 40%) med 5-10 ggr Re-värdet (enligt uppgift från industristandard, se Kallfogning); Re-värdet (elasticitetsgränsen) ligger generellt och här i
en grovt generaliserande mening för översiktens del på ca halva Rm-värdet
[Se Tabellexempel
i anslutning till Brottgränsgrafen]; Rpn-gränsen (som Re-värdets absolut sämsta fall) ligger alltid under/lägre än Re-området.
Kallfogning. Med CASIMIREFFEKTEN (atomattraktion mellan närliggande materialytor) uppstår
spontant tanken om en motsvarande kallfogningsteknik: Principen att via
en (extra) sammanpressningskraft kunna uppnå en motsvarande varmfogningsstyrka
(som vid konventionell svetsning, lödning) enbart via rå tryckkraft utan
värmetillförsel. Se Kallfogning.
—
Generellt sett med andra ord: Även VID exakt uppnådda atommedelavstånd via
separat skilda materialytor som närmas varandra till noll, krävs (för fasta
ämnen) ALLTID extra kraft för att åstadkomma naturlig förening.
— Den
naturliga adhesionen räcker inte som sådan för att åstadkomma kemisk
förening (utom för ämnen med flytande materiebas).
—
Eller sagt på annat sätt: Van der Waals kraft F/A=H/ad3 som tydligen enligt Kovalenta
allmänna atombindningsformen
med resultatredovisning i Diagram Rm2 definierar den kohesiva (inre sammanhållande) styrkan i ett material ligger
ALLTID över TNED-formens adhesiva (attraherande) mekaniska tryck mellan två skilda
planytor som sammanförts till exakt nollavstånd. Den återstående delen tillhör
uppenbarligen kraftområdet för Kallfogning (eng. Cold pressure welding). Därmed framträder
en enhetlig bild för materialets adhesiva fysik inkluderat
kallfogningsmekaniken (och som det inte finns någon erkänt etablerad teori för [‡]),
tillsammans med van der Waals krafter och den motsvarande Casimireffektens fysik.
—
Varje atom fungerar initiellt som en isolator (±). För att förenas med andra
atomer måste isolationsspänningen genombrytas. Isolationsspänningen definieras
på minsta komponentens bidrag, lika med den genombrytande kraftens element: elektronmassans komponenter. Det är — enligt TNED — tydligen dessa som bär ansvaret för hela
föreställningen.
Forts.,
Grundsamband, inledning till
van der Waals krafter.
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild11 Isglas · 2feb2010 · Nikon D90 · Detalj
Grundsamband, inledning VdW
GRUNDBEGREPP
I RELATERAD FYSIK
VAN DER WAALS KRAFTER
DEFINIERAR
MATERIALENS HÅLLFASTHET
Se
även van der Waals krafter inom
kemin
”van der
Waalskrafter är en sammanfattande beteckning på svaga bindningskrafter som verkar mellan atomer och molekyler.”,
FOCUS
MATERIEN 1975 s150sp1mn
Det finns MÅNGA webbkällor (Okt2010) som
uttrycker samma typmening som ovanstående citatform — och som likt denna också
saknar konkreta sifferdata för exakt jämförelse.
Se även från GRUNDSAMBANDET [där är utgångspunkten energin över hela
atomära medelkuben]:
ENERGIN [E=Fd] genom flödestvärsnittet (A)
mellan två närliggande atomer i kemisk förening i ett material har en idealt
kvadratisk ytfördelning via kraftflödestvärsnittet d² mellan atomkärnorna med d
motsvarande atommedelavståndet: E/A=K/d²; MEKANISKA YTSPÄNNINGEN mellan två
närliggande atomer eller atomplan får då formen av ett grundsamband
F/A = K/d³
................................ grundsamband
Den sammanhållande kraften fördelas tydligen
EKVIVALENT jämnt, homogent och idealt inom medelatomens kubiska volym d³.
Därmed är materialets hållfasthet (Rm) definierad: materialets
absolut starkast sammanbindande ytkraft. Det finns ingen starkare.
Betrakta
från grundsambandet ovan F/A=K/d3 ett (med alternativa
termer) motsvarande grundsamband
F/A = Hk/D03:
Grundsambandets
härledning
Ett
materials allra största sammanhållande kraft (F) definieras under alla
praktiska omständigheter av mekaniska spänningen (F/A=Rm)
som råder vid brott eller BROTTGRÄNSEN (kraften över brottytan, eng. ultimate
strength) då materialet sträcks ut tills det brister (se Brottgränsexempel, ett av flera olika sätt att testa materialets
hållfasthet),
Rm = MAX(F/A) ...................... N/M2
Variationen
i olika materials maximalt sammanhållande kraft kan då skrivas generellt
F/A = Rm
= K/d03 ................................. N/M2
med d0
som materialets medelatomavstånd.
Materialets
karaktäristiskt sammanhållande energikonstant [Se även GRUNDSAMBANDET från början i Grundläggande
Hållfasthetsbegrepp om ej
redan bekant] får alltså formen
K = Rmd03 ................................. (N/M2)M3 = NM = J
Genomgår
materialet bearbetning som resulterar i en höjning av K-värdet,
atommedelavståndet förutsatt oförändrat [ingen volymändring, konstant
medeltäthet], höjs också materialstyrkan analogt med ett högre Rm-värde.
Dvs, K-värdet och Rm-värdet är [eller bör vara] direkt proportionella.
Med
tillägg av vissa konstanter (bl.a. π som kan återföras på det cirkulära
kraftflödestvärsnittet [π(d0/a)2] i
flödesvägen mellan atomplanen i ett material) får materialenergikonstanten K i det gängse betecknade van der Waals kraftsamband sin motsvarande form enligt den konventionella
benämningen Hamakers konstant
H = Kk
= Rm(24πD03) .................................. J ;
D0
~ 0,16 nM = 1,6 t10 M
= Rmd03(24π/√8)
Notering 1: Olika författare i MAC använder delvis olika pi-koefficient,
se citatreferenser i Allmänna samband.
Notering 2: I MAC används (genomgående) ett
och samma (odefinierade) värde för D0. Den konventionellt
exakta innebörden av termen och dess antagna-påstådda värde har eftersökts i
webbens tillgängliga källor men ännu (Okt2010) inte påträffats.
med
här använda beteckningar. Se mera utförligt i Beräkning av Hamakers materialkonstant från Rm.
Sambandsformen — grundsambandet — för
ytkraften F/A kan då skrivas via H ovan
F/A = Rm ..................................... N/M2
Se även utvecklingarna från Allmänna samband. d0 anger materialets
atommedelavstånd.
Eftersom
brottgränsvärdet (Rm) definierar den maximala materialstyrkan, återstår ingen
övrig koefficientform att bestämma i samband med beräkningar som berör
materialets (för Rm specifikt längdrelaterade, tvärsnittsberoende)
sammanhållande fysik.
Med andra ord:
Hamakerkonstanten (H) kan beräknas direkt och exakt med
kännedom om materialets brottgränshållfasthet (Rm) enligt
(H) =
Rmd03
d0 anger materialets atommedelavstånd
Webbkällor
som omnämner, antyder, relaterar eller använder denna koppling har eftersökts
men ännu (Okt2010) inte påträffats.
För
att återförena det fasta ämnets brottytor till kemisk förening [Se KALLFOGNING]
med Rm-hållfasthet räcker det INTE med att enbart (vi frånser här
oxidationsfenomen och andra föroreningar) föra ihop de skilda delarna så
att de uppvisar noll separation — alltså rent tekniskt lika med att återställa
atommedelavståndet i brottytan. Därifrån krävs nämligen ytterligare (minst) 5-10 ggr materialets elasticitetsgränsspänningstryck, Re-trycket för att åstadkomma Rm-hållfasthet
— vilket innebär att brottytornas återförening till noll tvunget och i
vilket fall måste uppvisa en lägre attraktionskraft än materialets brottgräns
Rm. Men den adhesionsgränsmatematiken saknas
uppenbarligen i MAC:
I MAC
används formen F/A=Hk/d3
generellt för att beskriva en ADHESIONSFYSIK (attraktion mellan olika material): en
påstådd (svag) attraktion mellan av d åtskilda olika ämnens materialytor
via variabla distansvärden för d-faktorn inom en och samma
laboratorielokals fasta temperatur. Koefficienten k
används f.ö. olika av olika källverk, se citatutdrag i Allmänna samband.
Men
som redan härletts ovan i grundformen via energitvärsnittet (Rm=Fd0/A=K/d02)
gäller sambandsformen F/A=Hk/d3
med variabel distans endast med ett visst bestämt energiinnehåll för ett visst
bestämt material och därmed endast med ett bestämt d-värde — motsvarande
materialets atommedelavstånd — vid en viss bestämd temperatur:
Sambandet F/A=Hk/d3 beskriver tydligen en KOHESIONSFYSIK (sammanhållande
kraftfysik) — med fasta d-värden;
d-värdet, analogt materialets masstäthet, kan bara ändras
med ändrad temperatur; Man kan, då tydligen, inte använda sambandsformen F/A=Hk/d3
för att beskriva attraktionen mellan åtskilda materialytor; Sambandet
F/A=Hk/d3
är tydligen och uppenbarligen enligt Grundsambandets härledning en kohesionsekvation — reserverad
för ett materials egen inre brotthållfasthet (Rm).
Inget annat; d=d0=MATERIALENS FASTA ATOMMEDELAVSTÅND:
Kan bara ändras med ändrad temperatur.
Man har i MAC ingen adhesionsgränskurva — utan
kompenserar denna med VdW-formen 1/ad^3 inom en främsta avgränsad
intervalldel 0-[10-20]nM, och som sedan sägs övergå i Casimirformen 1/d^4 även benämnd ”the retarded van der
Waals”. Men den experimentella redovisningen i området
0-10-20nM är i princip orepresenterad samt generellt för större distanser även
ytterst svårtillgänglig, främst beroende på svårigheterna att utföra mätningar
mellan parallella planytor [Se citat i CasimirRef]: Experimentatorerna
söker istället kompensera med en anordning Platta-Sfär — och som därmed lämnar
grundformen Platta-Platta resultatlös och obemött. Dvs., det finns (ännu
Okt2010) inga direkt tillgängliga grunddata att jämföra med.
Med
hjälp av TNED-teorin för elektronmassans
komponenter kan man emellertid [relativt] jämföra PRINCIPKURVORNA i de
olika funktionerna och se att differenser och marginaler gränsar intill
varandra inom funktionsområdet 1/ad^2—4. För mera exakt verifikation i någon
definitiv favör för TNED krävs dock mera utförligt redovisade experimentella
resultat på just området Platta-Platta.
Tabellen
nedan visar — till jämförelse — Hamakers (material)konstant (H).
Hamakerkonstanten (H) visas DELS via
beräkning från brottgränsen (Rm, eng ultimate strength) och DELS i jämförelse med
tillgängliga webbkällor (markerade s1-s5 i tabellen och som garanterat INTE har
fått sina värden från Rm-beräkningar — begreppet ultimate strength omnämns inte ens i de
upptagna källverken, genomförd särskild sökning 2010-10-28).
FATTIGDOMEN ”—” I JÄMFÖRANDE DATA — trots
en stor mängd tillgängliga dokument — talar för sig själv: Ämnet är så
grundligt dåligt representerat i kunskaper och kännedom att man undrar HUR i
all sin dar … .
—
KOPPAR — men vilken sort? Webbkällorna [s1, s2, s4, s5] ger inga besked.
[Alla
som känner materialläran något i grunden vet att ett ämnes
hållfasthetsegenskaper ändras med bearbetning — för just Kopparens del högst
väsentligt].
Jämförande
Tabell, Hamakerkonstanten
Jämförande
Tabell — H — Hamakers konstant [20°C] i
t20 J
ämne |
Rm|MPa |
typ |
ref |
SIS |
s1 |
s2 |
s3 |
s4 |
s5 |
|
|
Brottgräns |
|
|
|
t20J |
t20J |
t20J |
t20J |
t20J |
t20J |
Vatten |
28 |
vatten|13°C |
3 |
— |
2,23 |
— |
— |
3,7 |
— |
3,66 |
Aluminium |
65-150 |
renAluminium |
KMs285 |
40 07-02|18 |
2,88-6,64 |
6,3 |
— |
— |
— |
— |
Krom |
413 |
As-Swaged |
2 |
— |
13,22 |
— |
— |
— |
— |
— |
Järn |
400 |
Segjärn |
KMs205 |
07 17-02 |
12,60 |
— |
— |
— |
— |
— |
Kobolt |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Nickel |
45-317 |
Nickel |
2 |
— |
1,32-9,29 |
— |
— |
— |
— |
— |
Koppar |
200-450 |
Kallvals.band |
KMs216 |
50 10 |
6,34-14,27 |
11 |
40 |
— |
27,3 |
12,2-27,5 |
Guld |
120 |
— |
2 |
— |
5,40 |
— |
40 |
— |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
...... utan relativa dielektricitetstalet
ref 1 Brottgränstabell i Wikipedia
ref 2 MatWeb
ref 3 GOOGLEBÖCKER
s14 Figure 1.3, Sonochemistry and cavitation — M. A. Margulis 1995
KM MATERIALLÄRA
Karleboserien 5 1980
SIS materialdata
enligt Sveriges Standardiseringskommission
s1 http://heatexchanger-fouling.com/papers/papers2009/16_Lefevre_Hamaker_F.pdf
s2 http://hal.inria.fr/docs/00/26/44/38/PDF/JMM06_LAB_LRP.pdf
s3 http://courses.washington.edu/overney/Material/HandoutsChemE498/Hamaker_Constant.pdf
s4 http://pharmahub.org/resources/250/download/hamakerconstant_data.pdf
Länken
närmast ovan fungerar inte i Internet Explorer och Arora. [2010-10-28]
s5 GOOGLEBÖCKER
s28 Table 2.3, Surface and Interfacial Forces, Jürgen Butt, Michael Kappl 2010,
[AH exp.];
Jämför också källan närmast ovan
med Beräknat-Uppmätt: relativt stora skillnader visas till jämförelse.
ALLA TABELLENS WEBBKÄLLOR s1-5 saknar mer eller mindre
SPECIFIKA MATERIALPARAMETRAR för det angivna materialet.
Jämför till
exempel KOPPAR — som kan ha en stor mängd olika Rm-värden beroende på bearbetning —
H-värdet ökar med ökad mängd inlagrad bearbetningsenergi (Jämför t.ex. s2 med
uppgiften 40 t20J: vi vet inte under vilka betingelser som Det angivna
materialet BLEV sitt eget material vid tillverkningen, eller OM man påverkat
materialet något EFTER tillverkningen — vilket gör jämförelsen i princip
värdelös).
NOTERA OCKSÅ DIVERSITETEN KOEFFICIENTER i det etablerade
användandet av van der Waals kraftsamband, se Allmänna
samband:
F/A = H/6πd3, ELLER H/12πd3,
ELLER H/24πd3 … . Olika källor använder olika
sambandsformer — ÄVEN med referens till SAMMA urkund, se jämförande citat i Allmänna samband. ENBART på den delen
finns i princip en fyrfaldig differensfaktor.
NOTERA ÄVEN ATT TEORETISKA HAMAKERKONSTANTBERÄKNINGAR
[från Lifshitz teorier] använder (det förenklade) sambandet mellan
brytningsindex och dielektricitetstal — tydligen utan andra inslag. Materialets
BEARBETNING måste tas med i beräkningen.
Van der Waals
krafter — Van der Waals, efter (1873) holländaren Johannes Diderik van der
Waals (1837-1923)
BILDKÄLLA:
Författarens arkiv · Bild3 U2009/2 · 4MAJ · Nikon D90 · Detalj
Van der Waals krafter
VAN DER WAALS KRAFTER
Efter
(1873) holländaren Johannes Diderik van der Waals (1837-1923)
Relaterad
fysik: VAN DER WAALSKRAFTERNA
(ofta förk. VdW) — intermolekylärt sammanhållande krafter i området 0,1-10nM;
Modern akademi: För citatexempel som visar hur van der Waals
kraftsamband beskrivs konventionellt, se Övergången
VdW-Casimir.
I varje fall med den diversitet av H-värden [Hamakers konstant] som finns i webbutbudet
(Okt2010), se HamakerExempel, finns det ingenting som hindrar att
sambandet F/A=H(24pi)/d³ kan förstås beskriva de fasta
materialens brottgräns (Rm).
Van der Waals krafter i materialsammanhang
intar en synnerligen mysko ställning i den etablerade litteraturen. Se van der Waals krafter inom
kemin för en inledande orientering. Man tycks nämligen generellt vara
av den uppfattningen att TROTS att van der Waals samband F/A=K/d³ beskriver ett
materials brottgräns (Rm)
Se även från Grundsambandet:
ENERGIN [E=Fd] mellan två närliggande atomer i
kemisk förening i ett material har en ytfördelning via kraftflödestvärsnittet
d² mellan atomkärnorna med d motsvarande atommedelavståndet [E/A=K/d²];
MEKANISKA SPÄNNINGEN mellan två närliggande atomer eller atomplan får då formen
F/A=K/d³: Den sammanhållande kraften fördelas jämnt och homogent inom
medelatomens kubiska volym d³. Därmed är materialets hållfasthet (Rm) definierad: materialets
absolut starkast sammanbindande ytkraft. Det finns ingen starkare.
framhålls van der Waals krafter som SVAGA
KRAFTER [‡] framför typen JONBINDNINGSKRAFTER och KOVALENT BINDNING [‡]. Men ett materials mest
sammanhållande kraft kan inte vara större än den som definierar materialbrott.
Här är det med andra ord verkligen något som inte stämmer i den moderna
akademins lärosystem.
Kovalenta allmänna atombindningsformen
Grundämnesmetallernas
brottgräns, F/A=Rm:
Kovalenta allmänna atombindningsformen
F/A = (100[8Z(t6) + 2([Z–1]/2)–2])(1/Z)kee2/(π·d04·√2) ............ N/M² = Pa
visar samma resultat [Se Diagram Rm2] som sambandsformen [se Brottgränsen]
F/A =
H(√8)/(24π)/d03
.................................................................
Det första sambandet [elementet] ger EXPLICIT ytkraften via den kovalenta bindningsformens
cirkulära flödesskiva (radien=d0),
A = [A=π[d0/2]2]/√2
= πd02/√2
Det andra sambandet [materialet] — van der Waals kraftsamband — ger fördelningen
explicit över materialets medelatomkub — kvadraten ovan i centrum, kubsidan d0
— direkt.
Bägge sambanden uttrycker samma fysik med
samma värden men genom olika flödesprefix. Se även från Grundsambandet.
—
Eftersom sambandsformen i det andra fallet tydligen är van der
Waalskraftsambandets form — se t.ex. hur den formen också beskrivs
konventionellt i Övergången Casimir-VdW — finns uppenbarligen INTE saklig grund för att påstå
någon distinktion
mellan »de allra starkaste av de kovalenta
bindningskrafterna» — Vätebindningen H—H ovan i figurlogon och som ger kvantitetsintervallet
0-1000 MPa för samtliga Grundämnesmetaller — och just van der Waalskrafterna: de senare definierar tydligen per exempel materialhållfastheten
VIA den allra starkaste kovalensbindningen av alla: vätebindningen. Se resultatredovisningen explicit i Diagram Rm2.
Samhörigheten är beviset.
— Om allt är korrekt
uppfattat är förklaringen till »den etablerade språkförbistringen» alldeles
tydligt den här [klicka på bilderna för
originalet]:
Van
der Waals-sambandets kurvskara [1/ax^3, ljusvioletta ovan, a-koefficienterna
markerade underst, klicka på bilderna för
originalet] TROS i MAC vara en adhesionsbeskrivande fysikalisk matematik som tar vid mot noll där »Casimirgränsen slutar», vid grovt 10-20 nM.
Men — som visas i den här framställningen per jämförande exempel med grundämnesmetallerna i PERIODISKA SYSTEMET, se Diagram Rm2 — van der Waalssambandet beskriver INTE adhesionsfysiken
utan kohesionsfysiken: materialens fasta, sammanhängande
bindningskrafter och energier. I TNED harmonierar den beskrivningen också via den gröna kurvan i figuren ovan som, verkligen,
gör anspråk på att beskriva adhesionsfysiken — hela vägen, från atommedelavstånden och utåt, eftersom Casimireffekten i TNED inte har »vakuumets
nollenergi» som orsak utan elektronmassans
komponenter [funktionsformen
1/ax^2TILL4, gröna-ljusblå kurvorna ovan; Notera att tilläggskoefficienter
finns här också (för dielektrikum, här utelämnade) och som i det praktiska
fallet innefattar också nivåalternativ
för denna kurvtyp]. Men som också
understryks i Teknisk Verifikation — området är synnerligen svårmanövrerat
för direkt teknisk bevisning: inga definitiva besked finns ännu — även om
teorin förefaller uppenbar.
— MAC saknar en reguljär —
sammanhängande — ADHESIONSKRAFTSTEORI. Vi finner den beskriven i MAC genom en (inte sällan
kaotisk) uppdelning i å ena sidan van der Waals kraftsamband med början från
kortaste avstånden till (en s.k. retarderad version av denna som)
Casimirkraften [Se VdWCasimir och Övergången Casimir-VdW] som associeras med
större avstånd. ORDNINGEN mellan dessa är (ännu Okt2010) synnerligen oklar [Se CasimirRef] — inte minst på grund
av att man rent experimentellt inte kan lösa svårigheterna med användning av
två parallella planplattor [Platta-Platta-experiment] utan söker förenkla
avhandlingen med Platta-Sfär-experiment, och bara med nettoeffekten att
GRUNDTEORIN med Platta-Platta-verifikationerna står obemötta [och skjuts på
framtiden]. Se även citaten i Hamakerkonstanten.
— Men från materialläran
(främst metallerna) VET vi redan att maximal adhesion mellan två planytor av
ett givet material (oxidationsskikt och föroreningar frånsett) INTE föranleder
kemisk förening med nollavstånd mellan planytorna: det behövs ytterligare en
sammanpressande kraft [på minst 5-10 ggr Re] för att en sådan kallpressfogning ska realiseras — teori saknas i MAC.
— Och alltså kan inte
adhesionsfysiken tillämpas i någon praktiskt teori på van der Waals
materialbrottsdefinierande sambandsform.
— Uppenbarligen är det
(alltså) så: van der Waals kraft beskriver materialets hållfasthet, medan
adhesionskraften utnyttjar en annan funktion
och som tydligen saknas i MAC — och som (därför,
vilket uppenbarligen är det kaotiska) substitueras
med van der Waals kraftsamband. Se exv. eng. Wikipedia Adhesion.
— Allt och tydligen på grund av att man
bannlyste elektronmassans
komponenter från 1927, uppenbarligen de enda som kan förklara
sammanhanget och reda ut oklarheterna. Se även sammanställningen i LEC [Lambväxlingen, Elektronens g-faktor,
Casimireffekten].
Allmänna samband
Vid
genomsökning på webben (Okt2010) på samband som beskriver van der Waals
krafter uppdagas samtidigt en del oklarheter. Ytkraften (F/A=K/d3)
framställs olika i olika källverk — även med inbördes referens till
SAMMA källa:
F/A = H/6πd3
................................ WU1.s11ö.Table 2, enhet
i N/M² = Pa (Pascal)
Källan refererar till ................................... [Intermolecular and Surface Forces,
Academic press, J. Israelachvili 1985]
;
F/A = H/24πd3
.............................. Wikipedia Adhesion, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
Källan refererar till ................................... samma som ovan
;
F/A = H/24πd3
.............................. Nanomedicine, Freitas 1999, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
Källan refererar till ................................... Kevin Kendall, "Adhesion: Molecules
and Mechanics," Science 263(25 March 1994)
Den
första källan ovan genomgår något som liknar en härledning (men med mager [i princip obefintlig] relaterbarhet):
Utgångspunkten [WU1s15n][källförfattaren
använder A för Hamakers konstant, här H] är en ENERGIYTA (eg, energiyttäthet
eller energitryck) E/A=(H/12πD02)
med innebörden ”total
energy of two planar surfaces att distance D>D0 apart” — men som sedan summeras på endast halva beloppet
enligt ”Thus, in order to
separate the two surfaces one has to overcome the energy difference [som ovan], which corresponds to the adhesive energy per unit area” via 2(E/A) så att E/A=(H/24πD02),
”Hence, the interfacial
energy can be expressed as a function of the Hamaker constant and the cutoff
distance”, som ovan.
— Det
är tydligt att den beskrivningen inte går ihop med ytkraften och dess variation
från noll mot oändligt: Maxvärdet måste under alla förhållanden avspegla
energiytans toppvärde per minsta distans: E/A=FD0/A.
— Är
maxvärdet för energiytan av formen E/A=(H/24πD02),
måste veterligt också maxvärdet för kraftytan gå via E/A=(H/24πD02)=Fd/A
som via d=D0 ger maxvärdet F/A=(H/24πD03).
Det finns, här veterligt, ingenting annat att välja på.
—
F/A-maxvärdet är under alla förhållanden den kraft som sammanhåller materialet,
också samma som materialets brottgräns (sv. Rm)
(eng. ultimate [tensile] strength).
Utan
någon annan referens än ovanstående används i det följande grundsambandet
F/A = H/24πd3
.............................. Se förklaringen ovan i Allmänna samband, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
som
allmän (generaliserad) beskrivning för den sammanhållande kraftverkan (KOHESIONEN) mellan två idealt närliggande atomkuber via deras angränsande
ytkvadrat eller motsvarande angränsande atomplan, eftersom någon annan tolkning
av sambandsformen inte kan utläsas i relaterad mening, se från Grundsamband. Distansen d med minsta värdet D0 — (i den konventionella beskrivningen
angiven som eng. cutoff [eller cut-off] distance), se Cutoff Distansen — kommer då att motsvara eller avspegla materialets
fasta atommedelavstånd och som bara kan ändras med ändrad temperatur, analogt
energiinnehåll.
Exakt vad det konventionellt brukade
uttrycket ”cut-off distance” står för i MAC verkar ytterst svårt att reda ut. Det anges [Washingtonkällan, s16m] som
typiskt med värdet ca 0,16 nM = 1,6 Å (som en generell konstant),
men det verkar inte finnas någon källa som kan klargöra varifrån termen kommer,
vilken dess innebörd är, eller om den ska tolkas som en konstant eller variabel
(olika källverk verkar använda olika sätt, utan närmare förklaring).
Värdeintervallet 0,165-0,185 nM som anges
av Bhattacharya et al., 2008 är i vilket fall runt 1/√2 kortare än de fasta
ämnenas atommedelavstånd (vid
rumstemperatur; grovt runt 2,5 Å med relativt små variationer).
Den konventionellt framhållna förtegenheten
(godtycket och avsaknaden av förklaringar) ikring begreppen vittnar om att
grundteorin lämnar en del övrigt att önska. [Grundteorin är uppenbarligen
inte välformulerad].
Elastiska separationstrycket — kraftvägens distans över
separationen
HÅLLFASTHETSBEGREPPET
kräver en minsta distans mellan ett (grund)ämnes atomer, och den distansen kan
ingen annan vara än ämnets (idealt kubiska) medelatomavstånd dATOM=[Uu/(ρV=m)]1/3.
Genom att D0-parametern (i etablerad användning) tydligen är kortare
med en faktor a kan vi förtydliga F/A-formen ovan via
D0 = dATOM/a
enligt
maxkraftgränsen
F/A = Ha3/24π(dATOM)3
och därmed den allmänna distansformen för van der
Waalskraften
F/A = Ha3/24πd3
........................... Se förklaring i Allmänna samband, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
med lägsta värdet d=dATOM.
Eftersom
(tydligen) flera etablerade verk ansluter till användningen av ’cutoff distance’
D0~1,6 nM kan vi tydligen approximera a för dessa fall genom
rotkoefficienten i Kovalenta bindningens
grundform [A=[A=π[d0/2]2]/√2=πd02/√2 — se inledande sammanfattande beskrivning i Grundämnesmetallernas brottgränser] som
a =
√2
med
typexemplet JÄRN (26Fe56) som vid rumstemperatur uppvisar atommedelavståndet
2,28 Å [0,228 nM eller 228 pM]:
2,28/√2 = 1,6155034
~ 1,6 = D0
Och
som vi ser, är approximationen (i varje fall för detta fall) god.
Gränsen för materialbrott — mekanisk separation (ångbildning för
vätskor)
Med (a=√2)3=√8=2√2
därmed
F/A = H(√8)/24πd3
....................... Se
förklaring från Allmänna samband, enhet i N/M² =
Pa (Pascal)
=
H(√2)/12πd3
= H(0,0375131)/d3
med lägsta värdet d=dATOM=[Uu/(ρV=m)]1/3.
Observera att H-värdet [Se Tabell]
1. varierar betydligt som sådan [med
tabellexemplet] 0,057 [Flytande Helium] till 40 [ädelmetallerna],
2. saknar [enkel, allmän] konventionell
beskrivningsform: olika uppgifter ges för samma ämnen från olika källor, se Hamakerkonstantens
innebörd och HamakerExempel;
Rm = (F/A)max ;
H = Rm(24πd3)/√8
; d
= dATOM
= Rm(dATOM)3(26,657297)
Se även Hamakerkonstanten från Rm.
För att få fram motsvarande a-koefficient i funktionen p/(pUNIT)=1/ad3 via dUNIT utförs
beräkningen
p = H(0,0375131)/(dUNIT)3 .... Pa ;
a = (pUNIT)/p
;
= (dUNIT)3(pUNIT)/[H(0,0375131)]
Funktionsformen
motsvarar en idealt sfärisk tryckdisposition av typen kubisk, figuren nedan.
Kraftytans funktion får tydligen innebörden av
en kubiskt homogen fördelning via d^3.
Värdeformen
F/A ovan motsvarar attraktionen mellan molekyler eller motsvarande
planmolekylytor då de separeras av d — men utan att separationen
åstadkommer materiellt- eller substantiellt brott. Dvs., idealt utan materialbrott
— och därmed en ideal »elasticitetsattraktion», den avtar med växande
separation.
Observera dock att maxvärdet ovan [via »ett
bestämt H-värde» som i praktiken varierar med ett givet materials tillstånd]
inte ger något exakt facit till praktiska brottgränsvärden för olika
material — i praktiken kan tiofaldiga värden förekomma. Se exempel nedan.
Exempel:
Brottgränsen
praktiskt för Kisel [ett kristallint mycket hårt sprödmaterial med ringa
elasticitet] anges vid Proportionalitetsgränsen i Wikipediatabellen till 5-9 GPa.
I webbkällan
s233sp1.ekv.13
MESA
Research Institite, University of Twente —
STICTION
OF SURFACE MICROMACHINED STRUCTURES AFTER RINSING AND DRYING: MODEL AND
INVESTIGATION OF ADHESION MECHANISMS — Legtenberg, et al., 1994
http://eprints.eemcs.utwente.nl/14053/01/JSAA_43_230.pdf
ges
ett exempel via sambandet E/A = H/24πD02 med
uppgiften 90 mJ/M² för Kisel och H
= 27 t20 J. Utför vi en division med d=0,2 nM (källans
uppgift) ges max
F/A = (0,09)/(0,2 t9 M)
= 4,5 T8 N/M²
= 450 MPa
För
att matcha Wikipediatabellens uppgift på 5-9 GPa krävs alltså minst en
tiodubbling.
Exemplet visar att man visst, inom vissa
rimliga gränser [med referens till »allmänna uppgifter på webben»], kan
bilda sig en viss uppfattning om ett visst materials hållfasthetsparametrar i
en grov översiktlig mening — men då förutsatt tillbörlig hänsyn tagen till
parameterkomplex som också kan driva värdena (typiskt) tiofalt (åt bägge
hållen).
Beräkning av Hamakers materialkonstant från Rm
H = π2C ·ρ1·ρ2
.......................... J
ρ
antalet
atomer per volymenhet i resp. materialdel [ref. @INTERNET Wikipedia
Hamaker constant 2010-10-19]
C specificeras inte i wikipediaartikeln utom
”the coefficient in the particle-particle pair interaction [1]”; referensen
leder till en artikel man måste betala för att få läsa.
Om D0-konstanten
(~0,16 t9 M)
tas för given för samtliga fall, kan — med ledning av en tabell över olika
materials (sv. bet. Rm) brotthållfasthetsgränser (eng. Ultimate strength)
en ekvivalent till Hamakers konstant (normalt komplicerad interatomär materialparameter)
framräknas från föregående Hamakerbrottgränsen Rm=F/A= H/24πD03
enligt
H = Rm(24πD03) .................................. J ;
D0
~ 0,16 nM = 1,6 t10 M
= Rm(3,08831 t28 M3) .................... J
~ Rm(3,1 t28)
................................... J
C-faktorn i Hamakerkonstanten kan
då också förtydligas enligt
H = π2C
·ρ1·ρ2 = Rm(24πD03) ; [ref.
@INTERNET Wikipedia Hamaker constant 2010-10-19]
C = Rm(24D03)(πρ1ρ2)–1
........................ J, förenkl., samlade
energiinnehållet per materialatom [Kohesiva (sammanhållande) materialenergin]
= Rm(24D05)(πD02ρ1ρ2)–1
; ρ[perM3] = (ämnestätheten i KG/M³)/Uu
Rm — för
ETT givet ämne [som betyder att ρ1=ρ2] — beror på struktur,
orientering, [elektronresonanser] — bearbetning, tryck, temperatur
(bestrålning, elektriska/magnetiska fält)
HamakerExempel,
olika konstanter
EXEMPEL:
Koppar
(glödgad eng. annealed = maximalt elastisk) anges i Wikipediatabellen med motsvarande
Rm = 210 MPa =
210 T6 Pa = 2,1 T8 Pa ;
Insättning
i sambandet ovan ger
H = 6,51 t20
J ;
Ser vi
efter i olika mätrapporter kommer vi att finna andra, olika värden — beroende
på i vilka materiella sammanhang värdeformerna figurerar — för att exemplifiera
»ämnets vassa natur»;
Jämför exv. webbkällan
s123Table2
(källan kan markeras men inte kopieras), ”Result of calculations for
copper/water interfaces using summation (2).”,
http://heatexchanger-fouling.com/papers/papers2009/16_Lefevre_Hamaker_F.pdf
:
Kisel 1,7
t20 J
Aluminium 6,3
BeO 6,0
CaCO3 3,6
MgO 4,9
Quartz 3,1
TiO2 6,5
ZnO 3,3
Fe2O3 6,7
Cu 11
med
s4Table1,
”Values of Hamaker constant for some materials A × 10−20J
[22]”
— Koppar: i vakuum
40 t20 J; i vatten 30 t20 J,
FORCES
ANALYSIS FOR MICROMANIPULATIONS IN DRY AND LIQUID MEDIA — Gauthier et al.,
2008
http://hal.inria.fr/docs/00/26/44/38/PDF/JMM06_LAB_LRP.pdf
:
i
Vakuum i Vatten
Guld 40 30 t20 J
Silver 50 40
Al2O3 16,8 4,4
Koppar 40 30
Skillnaden
mellan ’11’ och ’40’ är inte obetydlig [källan anger heller inte typen av
koppar — skillnaden med mjuk-hård koppar kan avgöra med en faktor 2 (ref. Rm
ca 200-450 MPa, MATERIALLÄRA Karleboserien 5 1980 s216 Fig 10.3 SIS
Koppar 50 10)] — och vi inser att någon direkt enkel metod för teoretiska
interatomära materialparametrar INTE existerar (ännu, är det bäst att
tillägga).
Skillnaden i brotthållfasthet (F/A=Rm-sambandet
ovan enligt Hamakerbrottgränsen) skulle här ge en faktor 40/11~3,64; resultatet utesluter varje precisionsrelaterad beskrivning. [Man får tydligen acceptera teoretiska osäkerheter
inom en faktor 10 via enklare beräkningar som använder webbdata generellt].
Materialbrott efter dragning — 0mM5 Koppartråd · Författarens
arkiv · Bild4 · Materialbrott · 11Nov2010 · NikonD90
Det finns ingen »elastisk metallisk töjning» före brottgränsen
Frånsett ytterst marginella ändringar (här
uppskattningsvis från 100-delar och mindre av materialets medelatomavstånd —
här helt baserat på Hamarkonstantens ekvivalent, se Hamakerkonstanten från Rm) — bara faktorerna D0|Rm
kan påverka:
Frånsett
(möjligen) elastiska material som typ gummi (och olika plaster, organiska
material): Atommedelavstånden i säg ett stycke koppar som sätts in i en
dragprovmaskin och dras till brott, uppvisar ingen täthetsändring;
Kopparatomerna anpassar sig (»kryper» efter atomplanen) genom att — tydligen —
glida längs kraftvektorn och därmed göra staven smalare motsvarande
utdragningen; materialet »söker» ett avlastningstvärsnitt dit dragkraften drivs
av krypningen i formen av en maximalt försmalad »midja» [med inre tvärställda
atomplan i brottytan]. Där uppstår brottet. Omedelbart efter brottet
återgår (snabbt) den utdragna, brutna midjedelen till ett normaltillstånd (som
innebär att en del av midjan sjunker tillbaka och lämnar brottgränsens
mellanliggande intervall öppet). Vad vi vet, ändras inte materialets täthet det
allra minsta under processen.
Det
finns uppenbarligen ingen intermolekylär separation i en metalls dragning till
brott, endast en kristallin omfördelning (smidning, glidning, formändring utan
volymändring).
Sambandsformen
F/A = H(24pD03)–1
.......... N/M2
= Rm
som
beskriver materialets inre sammanhållning utan volymändring — med direkt
analogi till Grundämnesmetallernas
brotthållfasthet — beskriver
följaktligen en kohesionskraft, inte en adhesionskraft.
Men i
etablerad litteratur [‡] beskrivs Van der Waals intermolekylära kraft ofta som en ADHESIV (mellan olika material, inte inuti
[kohesiv]) attraherande kraft:
Grundsambandet
man framställer som specifikt samband för just van der Waals intermolekylära
kraftsamband, E/D0A=F/A=H/24πD03 beskriver tydligen entydigt — här i erinran med direkt
analogi till Grundämnesmetallernas
brotthållfasthet — ett
materials brottgräns. Speciellt förtydligat enligt Järnexemplet
F/A = Rm
= H(24pD03)–1
.......... N/M2
= 4 T8 Pa
= 400 MPa ............... Brottgränsen för Järn [SIS 07 17-02]
H = 12,3532 t20 J ....... Hamakers konstant
H = Rm(24pD03)
........... D0 ~ 0,16 nM =
1,6 t10 M
= Rm(3,08831 t28
M3) ;
Rm = H/(3,08831 t28 M3) Pa ;
D0
= 0,16 t9 M ;
= 1,6 Å .................... (tvärsnittsradien för
interatomära växelverkan — grovt roten ur medelatomavst.)
OM endast brottgränsen räknas (Rm) kan exemplet enkelt
utsträckas till godtyckliga ämnen — för jämförelse. Koppar, till exempel (grovt
Rm mellan 200-450 MPa), kan också uppvisa järnets brotthållfasthet. Med
gränserna 200-450 MPa skulle motsvarande H-gränser bli 7,7 till 13,9 t20 J.
Jämför uppgiften för Koppar (Cu, sist) i första tabellen i HamakerExemplet: 11 t20 J.
Resultatvärdet ovan är relevant — i Den aktuella webbkällans ljus.
van der Waalskraften F/A=K/d³ är — alltså och tydligen rent logiskt — kohesiv — medan den moderna
akademin litterära fackverk tycks beskriva van der Waalskrafterna K/d³ som
adhesiva [‡]
Resultatbilden endast understryker det redan
sagda i Kovalenta
allmänna atombindningsformen: Grundkemin [materialläran] i MAC är — tydligen — INTE
välformulerad.
Därmed
(återigen) sagt: materialets maximalt sammanhållande styrka kan bara
återföras på en inre (Den innersta) sammanhållande kraft — inte en yttre.
M.a.o.: van der Waalskraften är — rent logiskt — kohesiv. Inte adhesiv. För
grundbegreppen, se Adhesion och Kohesion.
Van der Waalskraftens avtagande med
distansen får således med ovanstående utläggning, t.ex. för metaller, ingen
annan direkt innebörd än den som (t.ex.) sammanhänger med tillförande av värme
(längdutvidgningskoefficient, generellt volymutvidgningskoefficient); Metaller
som dras till brott (med försumbar värmetillförsel) bibehåller sin
masstäthet utan att ändra atommedelavstånden.
Beträffande Hamakers konstant (H): Man kan enbart för en översiktlig vy
utgå ifrån H — webbkällor finns med tabeller, men med OBS [se även i HamakerExempel] delvis relativt stora skillnader beroende på
materialväxelverkan — eller som ovan beräkna H direkt från brottgränsen (Rm).
H-värdet ligger i vilket fall (grovt, se Tabell) i området 0,05-40 t20 J) för metaller och flytande
ämnen.
Ingen exakt (säker) beräkningsform är (ännu) känd för H;
”The
Hamaker constant is a force constant used for describing the van der Waals
(vdW) force. The magnitude
of the Hamaker constant reflects the strength
of the vdW force between two particles, or between a particle and a substrate.
It depends on the material properties of both the interacting bodies and the
intervening media. More accurate calculations of Hamaker constants require a knowledge of the dielectric
and optical properties of the interacting materials over the entire frequency
range in the electromagnetic spectrum. In
general, this information is not
readily accessible.”,
PHARMA
HUB —
http://pharmahub.org/resources/206
(Otillförlitligt
webbställe — ger Googleträffar med URL som sedan i efterhand inte kan nås
separat via separata URL, se exemplet http://pharmahub.org/resources/250/download/hamakerconstant_data.pdf) — Test på annan webbläsare visar OK [2010-10-20]: Mozilla OK,
Flock OK, Opera OK, Netscape OK, Arora notOK, Google Chrome OK. Alla
OK utom Internet Explorer 7 och Arora. Explorer 8 ej testad. [Förslag till
Världssamfundet: uteslut Microsoft Corporation: företaget åsamkar [alltmer] mer skada än nytta].
Källan påstår i vilket fall att mätningar har
genomförts [grafen ovan].
Källan ger ingen källredovisning till figuren
— inte ens typen, om det är Platta-Platta eller Platta-Sfär [orden Plate eller
Sphere finns inte ens med i artikeltexten].
Jämförelsens grunder
TNED-MAC — Casimireffekten — Adhesionsfysiken —
momenten föregående kemisk förening
ENDAST
PARALLELLA PLANA ELEKTRISKT OLADDADE PLANYTOR RÄKNAS
Jämförelsens grunder
GRUNDANALYSEN
HÄR BERÖR enbart TYPEN PLATTA-PLATTA
Figuren
nedan [även i CasimirInledning] klargör grunden för att en jämförelse MAC-TNED i
ämnet Casimireffekten alls ska vara meningsfull:
^4-grafen tillhör MAC-Casimirsambandet.
Graferna markerade 1 | ∞ tillhör TNED-sambanden. Sambandsformerna i figuren
beskrivs mera utförligt i CasimirInledning. Vi förutsätter den kännedomen här.
Med TNED-exemplet
Järn (26Fe56) vid rumstemperatur och normaltryck gäller från Kalkylkortet
distansenheten ..................... 12,20935 nM=t9M
tryckenheten
....................... 54 334
Pa=N/M²
:
Tillsammans
med de i MAC vanligt
förekommande fenomenformerna — van der Waals
krafter som anses övergå i Casimirkraften,
Casimirgraferna — Jämförande intervall
med
exempelintervall från MAC (godtyckligt från
webben, infällda ovan vä.und.; 1 ~10 nM) — referenserna
MDPI
—
EFFECTS
OF VAN DER WAALS FORCE AND THERMAL STRESSES ON PULL-IN INSTABILITY OF CLAMPED
RECTANGULAR MICROPLATES — Batra et al., 2008
http://www.mdpi.org/sensors/papers/s8021048.pdf
s1053|6:
0,5
nM - 4 nM 1/z3 ............................ van der Waals [ytor med Guld över
Aluminium]
4 nM - 1
µM 1/z3–4
......................... van der Waals — Casimir
1 µM - 1/z4
............................ Casimir
och
The
American Physical Society —
INFLUENCE
OF ULTRATHIN WATER LAYER ON THE VAN DER WAALS/CASIMIR FORCE BETWEEN GOLD
SURFACES —
Palasantzas
et al., 2009
http://eprints.eemcs.utwente.nl/17173/01/Influence_of_ultrathin_water_-_Vitaly_-_dec_09.pdf
Källan avhandlar tyvärr endast typen Sfär-Platta.
:
-
10 nM 1/z3 ............................ van der Waals dominerar
10 nM
- 0,1µM 1/z4
......................... Casimirkraften mycket
stark
— är
det FÖR DET FÖRSTA tydligt att MAC-Casimirsambandet från dUNIT=1
[mörkvioletta delen ovan mellan 0-1] helt bortfaller ur fysikbilden [Se även Jämförande funktionsgrafer MAC-TNED för Casimirsambandets
fysik]:
MAC-Casimir-delen
—
från 10 nM och ner mot 0 (atommedelavståndet ca 2,5 Å = 0,25 nM [eller konv. motsv. cutoff distance ca 0,16 nM]), i stort [som i Järnexemplet ovan] mellan
horisontalvärdena 1 och 0
— når materialets brottgränsvärde (Rm) innan
ens materialets atommedelavstånd uppnås mellan de idealt parallella
ytplattorna. Det utesluter MAC-Casimirformen som sådan — i den delen,
0-10nM.
FÖR DET ANDRA — genom att TNED-sambandet
för atomattraktion (1/ax2–4) alltmer närmar sig
MAC-Casimirsambandet (1/ax4) då separationsavståndet växer
och därmed skillnaden mellan dessa AV PRINCIP blir alltmer försumbar —
bortfaller också HUVUDDELEN AV DET ÖVRIGA INTERVALLET I VARJE RELEVANT
PRECISERAD JÄMFÖRELSE: Med Järnexemplet ovan: vid d=5,3(dUNIT)=70
nM är [TNED–MAC]/pUNIT=1% [Beräkningar i Kalkylkortet], och vilken differens härifrån blir alltmer obetydlig
med växande d.
Det
betyder med andra ord att vi i den övergripande jämförelsen HELT kan bortse ifrån
alla — samtliga — experimentella undersökningar i intervallet från runt 70 nM
och uppåt (vilket
också verkar tillhöra allra största typen redovisade experiment) — resultatet matchar i vilket fall TNED-sambandet med hög noggrannhet [Direktträff bättre än 99%]. Det
finns, för översikten, ingenting att hämta i den delen.
Det jämförande område MAC-TNED vi ska koncentrera oss på för att hitta
avgörande bevis för|emot blir alltså av typen 0-5(dUNIT) ~ 0-70 nM — med
MAC-Casimirsambandet uteslutet 0-1(dUNIT) ~ 0-10nM som ovan på grund av Rm-villkoret.
OM MAC-Casimirsambandet har någon ställning alls i den praktiska fysiken, står
alltså avgörandet helt för Casimirsambandets konventionella form i intervallet
runt 10-70nM. Det är också ungefär vad den andra källan ovan anger (Palasantzas
et al., 2009): ca 10-100 nM.
— Men
(frågar någon, självklart), om man tar bort Casimirdelen mellan 0-1, hur
förklaras då den delen i MAC, alltså det faktum ATT det även förekommer materialattraktioner
(konv. adhesion) i det intervallet.
— Van der Waals krafter fyller ut tomrummet. Jämför några av citaten i VdWCasimir
som förklarar den fysiska samhörigheten van der Waal-Casimir. Se även i Övergången Casimir-VdW.
— I TNED är
förklaringen (delvis) en annan [Se även i Förklaringen]:
TNED:
— Van
der Waals krafter (ofta konv. förk. VdW) är tydligen FASTA, inre
molekylära-atomära kohesionskrafter [inre
sammanhållande, se inledande beskrivning i Kovalenta Allmänna Atombindningsformen]: Toppvärdet för VdW/M² [F/A=H/24πd3]
är detsamma som det materialets brotthållfasthetsgränsvärde (Rm):
den maximalt sammanhållande kraften. I järnexemplet ovan blir [med typen SIS 07 17-02, ref.
MATERIALLÄRA (Karleboserien 5 1980 s205 Tabell
7.2 Segjärn] brottgränsen 400 MPa = 4 T8 Pa (1Pa=1N/M²). Det BLIR med
andra ord i den terminologins ljus VdW-kraften som definierar sammanhållningen i
atomer och molekyler i ett ämne.
VdW-kraften kan bara ändras genom att
energi(medel)vägen mellan atomer-molekyler ändras, och den ändringen kan bara
ske genom tillförande eller bortförande av värme (E=hf).
Att åstadkomma ett BROTT i ett material
genom att t.ex. utsätta det för dragspänning (eng. tension, stress)
innebär i sig ingen ändring av atommedelavstånden. Därmed framstår
VdW-krafterna som låsta — spärrade vid varje given temperatur.
— Men
vad betyder då det faktum att man använder VdW-samband för att uttrycka den
s.k. adhesionen (attraktionen mellan olika materialdelar), typ F/A=1/ad3.
Vad är det?
— TNED. Det —
F/A=1/ad3 — är ett »substitut» för TNED-formens generella
funktionstyp F/A=1/ax2–4; funktionen går kontinuerligt från
1/ax2 till 1/ax4. Se utförligt från CasimirInledning, samt blockbeskrivningen (förklaringen) i Kovalenta
Allmänna Atombindningsformen.
— Och
det är du säker på?
— Jag
SKULLE säga: »Nej. Ingalunda. Men det är det som står på bordet till prövning».
— Men
genom sambandsformerna till Grundämnesmetallernas
brotthållfasthet, se från Diagram Rm2,
är resultatbilden redan stadfäst; van der Waals kraftsamband, typen F/A=K/d3,
sammansmälter definitionsmässigt — kvantitativt och kvalitativt, se den korta
inledande beskrivningen i Kovalenta
Allmänna Atombindningsformen
— i samma resultatbild. Därmed utesluts automatiskt den konventionellt
tolkade [‡] van der Waalsformens adhesiva koppling: sambandsformen
F/A=K/d3 kopplar inte adhesivt utan kohesivt; Sambandsformen
F/A=K/d3 är alldeles tydligt tveklöst helt säkert ett substitut
i MAC.
Se även grundbegreppen Kohesion och Adhesion om ej redan bekant.
— Man
TROR (konv.) att VdW-funktionen ansluter till »en SLAGS variabel VdW» (därför att man inte har något annat
att välja på) — medan sanningen i själva
verket (här till
prövning) är den att det finns ett
ANNAT, långt mera klargörande samband som beskriver det verkliga praktiska
fallet — och som här skulle vara TNED-formen.
Det är vad som ska bekräftas eller
dementeras.
— TNED-formen med F/A=1/ax2–4 inbegriper nämligen
det som inte omfattas i MAC: Kallfogning (eng. Cold Pressure Welding): Att genom mekaniskt
TRYCK åstadkomma en fullgod materiell förening — vilket kräver runt (minst) 5-10
ggr det uppnådda TNED-trycket vid idealt noll närliggande materialytor (uppnått
atommedelavstånd) som förts ihop separat utifrån. Se utförligt i KALLFOGNINGSGRÄNSER. Se även mera ingående från VAN DER WAALS KRAFTER.
— TNED-formen beskriver adhesionen — mellan materialdelarna —
medan VdW — som ovan enligt TNED — beskriver kohesionen — inuti materialet. Casimirsambandets konventionella
form har med andra ord och i termer av TNED ingen teoretisk grund: det
ersätts helt av TNED-Casimir-formen.
I
mera förtydligad vertikal logaritmisk
skala, tillsammans med de i MAC vanligt förekommande
fenomenformerna som ovan — van der Waals krafter som anses övergå i Casimirkraften
— gäller följande mera klargörande översikt HÄR TILL fortsatt PRÖVNING:
ARBETSFORMCasimirGrafUnit50 y=1[(ln[([x/5]'–2)([(x/5)'1]'–2)])/ln10]+0([ln[(1/a[x/5]'3)]])/ln10
——————————————————————————————————————————————
ALLA METALLER (till att börja med) uppvisar
brottgränser (Rm) som ansluter till a-värden grovt från a=20
och uppåt. Ämnen med exceptionellt höga brottgränser [typ GLAS] har lägre
a-värden (mot 1).
KURVFORMERNA
gäller
direkt för metallerna (relativa dielektricitetstalet εr lika med 1).
För andra ämnen gäller (nominellt): Alla
samband reduceras i vilket fall gemensamt med värdet på εr [vilket betyder att
kurvkonceptet ovan också kan användas direkt men med reducerat tryckvärde:
(blå)grönkurvan endast nivåsänks med faktorn εr].
UNDRE
ljusvioletta KURVSKARANS KOEFFICIENTVÄRDEN motsvarar a-koefficienten i van der Waals kraftsamband F/A=1/ad³. a-värdet
beräknas [utförligt i HamakerBrottgränsen] a = (dUNIT)³(pUNIT)/[H(0,0375131)] med Hamakers konstant H=Rm(24πD03) [Se Hamakerkonstanten från Rm] med D0 [Se CutOffDistance] konv. 0,165-0,185 nM,
här med förtydligande [Se Elastiska separationstrycket] D0=dATOM/√2.
TILLÄMPNINGEN KRÄVER ETT KALKYLKORT för att läsaren ska
kunna hänga med i beräkningsexemplen — Kalkylkortet innefattar en (liten, automatiserad) tabell
med grundparametrar för de förekommande ämnena.
PROBLEMET
MED TILLGÄNGLIGA WEBBREFERENSER I ÄMNET är att man för det första sällan
preciserar ämnessammansättningen — den är helt avgörande för att kunna jämföra med
TNED (medan
specifika materialparametrar inte alls finns med i Casimirformen). För det andra ligger de allra flesta forskararbeten
(för att inte säga uteslutande alla vilket här baseras på genomläsning av en stor mängd
webbdokument i ämnet) i Casimireffektens
ljus på typen Platta-Sfär-experiment — vilket är helt värdelös information i
det här sammanhanget: Ämnets grundfysik gäller (idealt, så långt det går)
plana, parallella materialytor. Det finns (här veterligt, ännu Okt2010) inga
sådana — redovisade, gratis tillgängliga — forskningsrapporter.
Jämförande exempel
National Laboratories
Det
närmaste vi kan komma (Okt2010) är den här (skärmdump, förminskad) —
typexempel:
SANDIA
NATIONAL LABORATORIES — New Frontiers in Casimir Force Control —
SURFACE
FORCES IN MEMS – ADHESION AND FRICTION EXPERIMENTS — Maarten P. de Boer 2009
http://cnls.lanl.gov/casimir/PresentationsSF/Maarten%20de%20Boer.pdf
Slide15:
Källan anger för Platta-Platta energisambandet
(T)=Age /12πDave2 med vertikalskalan i Adhesion Energy (T) µJ/M².
Division med x-variabeln [t6/t9=1000] ger
motsvarande vertikalskalan i 1000 N/M².
Materialets sammansättning framgår inte av
källan [man får gissa].
—
Källan redovisar ingen materialsammansättning, inga koefficientvärden: Kan inte
användas.
Grafbilden
ansluter visserligen I PRINCIP till TNED-formens jämförande motsvarighet:
Men
då källan inte ger några precisa data, kan heller ingenting säkert sägas.
Teoretiska MAC-sambandet [F/A=H/ad3] [ovan
illustrerat till principiell jämförelse med a=2] ger, verkligen de
typiskt lägre värdena medan den gröna TNED-kurvan med sina typiskt högre värden
i det aktuella intervallet ser ut att passa in på webbkällans experimentellt
antydda typ [enbart
principen att en undre skär en övre, tangerar just TNED-formen].
— Det
är således EMELLERTID vanskligt att göra den jämförelsen (direkt)
eftersom webbkällan dels inte redovisar ämnessammansättningen (man får gissa ämnets
medelatomladdning, medeltäthet och brottgräns), och heller inte ens antyder något värde på Hamakerkonstanten, samt att termerna generellt inte alls förklaras i
källan. [Dvs., källuppgifterna är i princip värdelösa].
— På
sin höjd: En (vag) indikering. Inget mer.
— Men
vi skulle behöva just den ovanstående typen av jämförande grafer — MED
utförliga materialdata.
— Men
det finns, tydligen, inga sådana.
—
Ovanstående är hittills (Okt2010) det närmaste (vilket är urdåligt med tanke på
den närmast enorma uppsjö av avhandlingar som finns i ämnet — hundratals
Casimir-van der Waals-avhandlingar på webben).
—
Inte förrän experimentella data på typen Platta-Platta (som ovan) kommer fram i mera ordnad form finns någon möjlighet att avgöra vad som gäller: TNED eller
inte.
PRAKTISKT EXEMPEL MED KOPPAR
Röda
kurvorna: van der Waals kohesionskraft [ljusvioletta kurvskaran] med varierande
atommedelavstånd enligt F/A=H/ad³ med resp. a=43,7 och a=19,42 för
motsvarande brottgränsvärden 200 MPa och 450 MPa. Adhesionskraftens maxvärde [gröna
grafen]
vid nollavstånd mellan idealt plana materialplattor blir F/A=184 MPa enligt TNED-sambandet. För Hamakerkonstantens beräkning, se Hamakerkonstanten från Rm. Alla beräkningar i Kalkylkortet. MAC förkortar Modern
ACademy.
Om
man — till konkret prövande exempel — konsulterar det tillgängliga utbudet av
teorier och experiment (Okt2010) på området MAXIMAL ADHESIONSKRAFT MED
NOLLAVSTÅND MELLAN PLANA MATERIALPLATTOR FÖR kallvalsad band- KOPPAR
[SIS 50 10] vid rumstemperatur (20 °C) är det närmaste man kommer en hänvisning
till van der Waals samband F/A=H/ad3, se ovanstående bägge röda
kurvdelar för respektive brottgränserna 200 MPa och 400 MPa. Med andra ord: inget bestämt
värde existerar: ingen
teoretiskt bestämd matematisk sambandsform existerar: ingen teori finns. TNED-sambandet däremot [gröna kurvdelen] garanterar
alltid en lägsta nivå genom SKÄRNINGEN mellan funktionstyperna 1/d2
och 1/ad3 och som garanterar att max adhesion (1/d2)
alltid ligger under brottgränsen (1/ad3). Det konventionella
Casimirsambandets form (1/d4, violetta grafen) självutesluter
sin teori i praktiken genom att brottgränsvärdet nås långt innan ens
atommedelavståndet har tangerats. Casimireffekten i konventionell mening är
därför helt säkert utesluten som fenomenform i intervallet närmast materialens
naturliga atommedelavstånd (och upp till i varje fall ca 10 nM).
Van
der Waals-kraften för materialtes brottgräns (Rm)
— f.ö. den enda kvantitetsmatematik som finns på området i MAC — kan NÄMLIGEN inte servera
kriterium för max adhesionskraft då två separata materialplanplattor har förts
ihop med nollavstånd emellan, eftersom det krävs (MINST) 5-10ggr Re-värdet i
KALLFOGNING
för att uppnå kemisk bindning till Rm-status.
Vilket vill säga:
Maximalt adhesionstryck (alla fasta ämnen)
ligger alltid under, lägre än, materialets brottgräns (Rm);
Van der Waals
kraftsamband beskriver följaktligen ingen reguljär adhesionsfysik, utan tydligen en ren kohesionsfysik:
materialets inre maximalt sammanhållande kraft och som bara kan ändras med
ändrade atommedelavstånd, analogt TEMPERATURÄNDRINGAR.
TNED-sambandet
[1/x2–4] — som här till prövning, HELT ersätter det
konventionella Casimirsambandet [1/x4] — innefattar tydligen
hela intervallet (0→∞) med alla faser i adhesionsfysiken, från
minimala atommedelavståndet (idealt parallella atomplan, nollavstånd mellan separata planplattor), och vidare ut till maxgränsen (som bestäms av två
närliggande materialytor), och ger därmed via nollavståndet materialets
maximala adhesionskraft — alltid under brottgränsen Rm
för fasta ämnen, eller ska i varje fall göra det för logisk praktik.
Enda PROBLEMET är
1.
svårigheten att BEKRÄFTA SAMHÖRIGHETEN; Experimenten görs (uteslutande,
Okt2010) med Sfär-Platta eftersom Platta-Platta-experimenten tydligen övergår
experimentatorernas förmåga — med tillhörande teoretiska komplikationer som
bara gör ämnet ännu mera komplicerat och svårbegripligt när det kommer till
redovisning av mätresultat;
2.
bristen på material- och koefficientredovisning i det material som faktiskt
finns: TNED-sambandet (vid rumstemperatur) bygger helt på precisa
materialparametrar [täthet, atomnummer (medelnuklidladdning för sammansatta
ämnen), medelatomvikt, brottgräns], men ingenting sådant finns ens med i
den konventionella Casimirteorins grund (inte ens ämnets täthet),
varför heller knappast några materialparametrar redovisas alls i någon mera
precis mening i de konventionella rapporter som finns.
Se till jämförelse Jämförande Exempel National Laboratories.
Webben är med andra ord (Okt2010) praktiskt
taget helt ren på Platta-Platta-referenser till jämförelse i det avgörande
intervallet 0,1-100 nM.
[Konventionella
Casimirsambandet och TNED-formen skiljer sig allt mindre från ca 70 nM (skillnaden mot
tryckenheten är 1%, sedan avtagande) och uppåt och det intervallet blir
därför mindre intressant i bevisningen].
Se även citat i CasimirRef
som ytterligare understryker bristen på klarhet i ämnet.
Van der Waals krafter inom kemin
Citaten
nedan avspeglar det som
uppmärksammat den här presentationens
andemening — avsaknad av enhetlighet och entydighet i grundbegreppen i MAC, speciellt
beträffande de materialsammanhållande krafterna och deras matematiska form.
Se
särskilt komprimerad exemplifierad form i Grundämnesmetallernas Brotthållfasthet.
GENOMKOLL
2010-10-26:
Med följande repertoar är det inte underligt om kemistudenten
blir (något) förvirrad:
”Intermolecular forces are relatively weak forces between molecules
or between different
chemical groups of the same large molecule which act
at the distances of Van der Waals radii or
larger. This is in
contrast to chemical bonds which are stronger, act at the shorter distances, and are formed between different atoms of
the same molecule.”,
@INTERNET
Wikipedia Intermolecular force 2010-10-26
http://en.wikipedia.org/wiki/Intermolecular_attraction
:
intermolekylär
kraft ............. svag, van der Waals
kemisk
bindning ................... stark (elektrisk)
”In
physical chemistry, the van
der Waals force (or van der Waals
interaction), named after Dutch scientist Johannes Diderik van der Waals, is
the sum of the attractive
or repulsive forces between molecules (or
between parts of the same molecule) other than those due to covalent bonds or to the electrostatic interaction of ions
with one another or with neutral molecules.[1]”,
”Van der Waals forces include attractions between atoms, molecules, and surfaces. They differ
from covalent and ionic bonding in that they are caused by correlations in the fluctuating polarizations of nearby particles (a consequence of quantum dynamics[2]).”,
@INTERNET
Wikipedia van der Waals force 2010-10-26
http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_force