无限之混在轮回世界
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废稿之其三 粉尘爆炸的原理

    爆炸并不是非要在燃烧的情况下才能发生的。比如家庭里利用高压锅煮食物,如果高压锅的安全阀小孔被堵塞住了的话,那么锅里产生的大量水蒸气无路可走,就可能将锅胀破,发出砰然轰响,这也是爆炸。

    又如,原子核发生裂变时会放出巨大的能量,如果不加控制地让原子核发生裂变的连锁反应,那样产生的能量将是极为可观的。实际上,原子弹就是利用这一原理制造的。

    另外,爆炸也不一定非要在密闭容器里发生,如果燃烧范围较广,速度又非常快的话,那就会使周围的空气迅速猛烈膨胀,从而发生爆炸。

    在第二次世界大战期间,希特勒的空军不断轰炸英国,炸弹从天而降。英国一家面粉厂的厂主暗自庆幸炸弹没有击中他的厂房,但几乎与炸弹落下的同时,车间里自己发生了大爆炸,屋顶飞上了天,爆炸的威力超过了炸弹的破坏作用。与此同时,其他几家面粉厂也发生了爆炸。

    这种奇特的爆炸使工厂损失惨重,而且令人莫名其妙,因为没有炸弹落到厂房上,况且车间里只有面粉和机器,没有炸药一类爆炸物品。

    那么,产生这种奇怪的爆炸原因是什么呢?

    原来,由于炸弹爆炸的气浪掀起了车间里的面粉粉尘,使得空气中所含的面粉达到了一定的浓度,并且遇火后发生了爆炸。爆炸物是面粉。

    部分朋友也许会穷追不舍:面粉又不是炸药怎么会爆炸呢?

    我们知道,面粉厂里的粉碎机要把小麦加工成很细很细的面粉,粉碎机就要消耗电能而对被加工的物料做功,使物料被粉碎。其中,粉碎机所做的功的一部分转化成能量,而储存在被粉碎以后的物质颗粒表面,这部分能量在物理化学中被叫做“表面吉布斯自由能“。并且,对于一定的物质来说,被粉碎的程度越大,即颗粒越小,则比表面积越大,那么表面能也就越大。例如,一块1公斤重的二氧化硅的表面能为0.2焦耳,这是很小的,它只相当于把1公斤的物体举高0.02米所做的功。但是,若把它粉碎成面粉一样细小的粉尘后,其表面能可达2.7×106焦耳,即相当于把同样重的物体举高2700米所做的功,表面能竟增大了1000万倍!

    由于粉尘具有这么高的表面能,同大块的物料相比,它就很容易发生物理变化或化学变化将其能量释放出来。这个道理就好似由于高处的水比低处的水有多余的势能,因此它要向低处流一样。所以,这些平时看起来微不足道的细小粉尘一遇适宜的条件,与空气充分混合,遇火后,它就会迅速地发生激烈的燃烧反应,在瞬间放出巨大的能量,这样一个令人惧怕的事--面粉爆炸也就随之发生。不光是面粉,凡是易燃烧的粉尘如可可、软木、木材、轻橡胶、皮革、塑料,以及几乎所有的有机化合物和各种无机材料如硫、铁、镁、钴等的粉尘,如果这些粉尘在空气中达到一定的浓度时,只要一遇到明火,即使是星星之火,也会引起一场轩然大波--发生剧烈的爆炸,而且有时这些细尘的爆炸也决不亚于炸弹的破坏作用。

    粉尘之所以会成为“炸药“,是因为粉尘具有较大的表面积。与块状物质相比,粉尘化学活动性强,接触空气面积大,吸附氧分子多,氧化放热过程快。当条件适当时,如果其中某一粒粉尘被火点燃,就会像原子弹那样发生连锁反应,爆炸就发生了。