金属和岩石都能熔化,木材能熔化吗?您可能一生中至少曾经考虑过一次,对吗?您可能现在也已经知道答案了:不能熔化,为什么不能熔化呢?
如果南极冰山由于大气温度升高而融化(全球正在变暖),为什么燃烧的亚马逊雨林不能熔化而是变成尘土和灰呢?
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亚马逊雨林燃烧
答案当然与木材的化学成分有关,这与冰或任何其他均匀固体的化学成分不同,但细节可能仍然是个谜 。
是什么阻止了木材的熔化?
您可能已经知道,固体在特定温度下会熔化成液体,并且在进一步加热时,液体最终会变成气体 。这里常见的误解是,每个坚硬而坚固的物体都是固体,而从纯粹的科学角度讲并不是这样,固体是具有紧密间隔的晶格的纯结晶物质 。简而言之,固体是由单个元素或分子组成的物质,因此在其整个形式中具有恒定的分子键结合 。
另一方面,木材是一种非晶态固体,由水分子,木质素和纤维素(均为长链有机化合物)紧密结合在一起,形成复杂的化学键,各自具有独特的熔点 。结果,燃烧一块木头将首先使水分子蒸发,从而导致纤维素和木质素键的缠结 。这些分子然后与大气中的氧气反应,生成标志性的黑炭,这称为热解 。
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高度放大的木材图像,显示纤维素纤维纠
您可能会认为,如果我们在远离所有大气障碍的真空条件下燃烧木材,那么每种成分都会在其自身的熔点下熔化,最终使我们产生熔化的木材 。但是,事实并非如此 。
在真空中燃烧木材
尽管水分子和任何此类挥发性物质将在真空中蒸发,但是粗纤维素纤维强烈抑制了木材向液相的转变 。取而代之的是,提供给木质原木的热量将破坏纤维素的弱羰基键,从而留下甲烷以及含有碳和氢、木炭和二氧化碳的有机化合物 。
熔化和燃烧之间的区别
熔化是在恒定温度下将物质状态从固相改变为液相的过程 。该温度是其在特定压力条件下的熔点,这是每种物质所独有的温度 。在这种状态变化过程中,该物质的化学组成以及分子式保持不变 。
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镓就是一种这样的金属,它会以大约29度
但是,在我们的实验中,我们正在"燃烧"木材,燃烧本质上是一种氧化物质的方法 。该物质与氧相互作用(在大多数情况下),一起形成新化合物 。与我们的原始物质相比,该新物质具有不同的分子式,并且可能具有完全不同的外观和一组物理性质 。
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既然您知道要加热的木头实际上已经燃烧了而没有熔化,那么让我们添加新的变化 。
有没有办法融化木材?
从理论上讲,很有可能使用其他方法来熔化木材 。在标准压力和温度下,碳的熔点为3500摄氏度 。当此熔点降低到一定温度(通过控制压力通过实验获得)时,木材"可能"能够熔化……(注意"可能"的压力 。正如您刚刚了解到的那样,理论结论,无论多么令人信服,往往与现实世界中经历的实际现象大不相同) 。
尽管我们在技术上能够产生上面概述的实验室条件,但是还没有任何公开的文献或研究论文对此假设进行检验 。
直到目前为止,我们只能得出结论,木材不能融化,但随着科学技术地发展,是否能实现熔化木材,我们拭目以待!
【金属熔化很常见,但没听说木材能熔化,为什么木材不能熔化?】Tags:
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