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太空中兩塊鐵放一起就會成為一塊鐵,地球上不會這樣?沒那麼絕對

液態的同種東西放到一起就會融合成一體,固態的東西放到一起卻不會這樣,比如兩塊光滑平整的鐵塊兒放到一起,並不會成為一塊鐵,然而這只是在地球上我們生活的環境中是這樣,如果在外太空中,將兩塊光滑平整的鐵放到一起,最終它們會成為一塊鐵。

在太空中,兩塊沒有氧化的光滑平成的鐵放到一起,很快就會成為一個鐵塊,這種現象稱之為「冷焊」,就是不用加溫也能焊接到一起,其道理也很簡單,就是當兩個鐵塊兒靠近了之後,兩者的鐵原子之間相互吸引,由於兩者的原子之間的距離足夠近,因此接觸面的鐵原子可以相互把握住對方,最終使得兩塊鐵成為一個整體。

不過這種現象只會發生在金屬物上,因為金屬中有大量的自由電子,而且,金屬都沒有固定的微觀結構,所有的金屬內部都像是一堆原子核暢遊在電子的海洋中,雖然大多數金屬都體現為固態,其實它們實際上都只是不流動的液態而已,金屬原子也都在運動之中,只要對其施加高溫,那麼金屬就很容易變成液態,很多金屬在高壓之下也會改變形狀,但是其本質卻不會改變,比如液壓機下的鐵塊,常常像泥巴一樣被改變形狀,而無論怎麼改變,它仍然是鐵,這說明金屬的延展性也大都很好。

當兩塊鐵在太空中接觸的時候,兩者接觸面上的鐵原子會首先在自由電子的層面上接觸,而自由電子的交流就使得兩者為一體了,鐵原子的自由電子並不會區分所接觸的鐵原子核屬於兩塊鐵,因為金屬內部的結構本就是雜亂無章的,並不體現為某種晶體模式,所以金屬原子並不會一直待在固定的位置。而且同種金屬元素的物理和化學性質相同,電子和原子核也相同,運動模式也一樣,這使得它們在接觸的時候很容易融為一體。如果是非金屬的晶體結構的物質,就不會發生這種冷焊現象了。

那麼為什麼在地球上我們生活的環境中不會發生這種現象呢?這是因為地球上有空氣,特別是氧氣,很多金屬都很容易和氧氣發生反應生成氧化物,鐵元素就很容易和氧氣生成三氧化二鐵,或者四氧化三鐵,導致鐵塊的表面形成一層氧化膜,而氧化物是一種分子結構,和氧氣分子結合的鐵的化物就不再是遊離的金屬原子狀態,電子和原子核都會在固定的位置上,於是兩個鐵塊等金屬就不能發生冷焊現象,粘接到一起了。

不過從事金屬加工的朋友可能發現過有的鐵等金屬剛加工出來的時候,放到一起也會發生粘連現象,這是因為這個時候兩塊金屬表面還沒有發生氧化反應,而且這兩塊金屬的表面必然非常平整,可接觸的地方比較多,其部分金屬原子間發生了類似太空中的冷焊現象造成的,那麼這也說明兩塊絕對光滑平整的鐵塊兒,如果表面鐵原子還沒有和氧氣發生反應,把兩者放到一起,擠出兩塊鐵塊之間的空氣,也是會成為一塊鐵的,所以在地球表面的環境中也並非不會發生冷焊現象。


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