为何面粉颗粒遇到明火会爆炸

相信大家现在都知道面粉会爆炸这个事情了,这在我小的时候还是一个非常冷的知识,所以我在百科全书中看到后非常兴奋,到处和其它小伙伴吹 。
那为什么粉尘会爆炸呢?多数人可能还不是很清楚,或者说只能大概说出个“因为面粉可燃”,今天就让本鱼来细细说说吧!

为何面粉颗粒遇到明火会爆炸

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我们可以把拆分成好几个解读:
1、什么是爆炸?
2、什么样的物质可以爆炸?
3、为什么小麦不会爆炸但是面粉可以?
为何面粉颗粒遇到明火会爆炸

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▲开放空间的面粉爆燃燃烧就是爆炸
第一个问题——什么是爆炸,其实爆炸的定义非常简单,就是在极短时间内发生的急剧燃烧及其衍生现象 。在气体爆炸中,极短时间内释放的热量会让气体的体积膨胀,产生巨大声音与冲击 。而在固体与气体的混合爆炸中,因为液、固体燃烧会产生额外的气体,所以体积膨胀更快,威力也比气体爆炸要强 。
为何面粉颗粒遇到明火会爆炸

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▲央视的气体爆炸实验最强的是自分解或自带氧化剂的液、固体炸药,因为它们的体积会从固体直接膨胀为气体,比如黑火药的爆炸,6分子的固体燃烧后形成1分子的固体与4分子的气体,而气体平均体积是固体的10000倍,所以在不计算热量的情况下反应前后的体积也膨胀了有差不多4万倍,非常可怕 。
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需要氧气的爆炸与不需要的
第二个问题——什么物质可以爆炸 。只要是可以燃烧并产生气体的物质理论上都可以爆炸,但实际情况要复杂得多 。首先我们要知道前两种爆炸需要在短时间内提供大量的外部供氧,而大气中的氧含量并不是很高,所以有很多可燃物只能在空气中燃烧而不是爆炸 。能直接燃烧到爆炸的就只有轻汽油、白磷等少数相当活跃的化学物质 。
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▲这可不是橘子罐头,而是浸泡在煤油中的白磷(所以也叫黄磷)而第三种爆炸因为不需要外部供氧,所以只需要先提供一点能量,突破反应启动的能量势垒后才能持续放出能量,这点儿能量被称为化学反应活化能 。有些物质的活化能非常低,比如令清华博士殒命的叔丁基锂与诺贝尔改良前的硝化甘油,它们只要在室温下就有可能发生燃爆,非常危险 。
面粉虽然不是通常意义上的燃料,但是组成它的淀粉与蛋白质都是可燃的,所以它具备了作为爆炸物的基础 。
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▲被点燃的粉丝化顽固为烈焰的表面能
第三个问题——为什么小麦不会爆炸但是面粉可以 。这其中有两个重要因素,第一个相信大家多少可以想到,那就是淀粉与蛋白质本身不能提供氧化剂,所以只有磨成粉后才能与空气充分接触 。但不仅如此,还有一个多数人不知道的知识点——表面能 。
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▲表面能与疏水材料的原理也有关我们知道多数可燃物都有燃点,有些物质的燃点很低,比如白磷或三异丁基铝,但是有些物质的燃点就非常高,比如柴油,它需要至少75℃的基础温度为活化能,再加上300℃明火才能点燃,无烟煤则至少需要550℃~700℃的高温才能点燃 。
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