你能想到面粉也是易燃易爆物嗎?在面粉廠不能穿有釘子的鞋,衣服與包袋都必須有防靜電功能,這是為什么呢?
既是食材也是炸藥
日常生活我們或多或少會使用面粉,它是一種食材,但也可以成為威脅生命的“炸藥”。例如,二戰(zhàn)時期,空軍投放炸彈,導(dǎo)致英國幾家面粉廠發(fā)生了粉塵爆炸;在中國,也曾發(fā)生因電線短路引燃面粉,導(dǎo)致面粉廠爆炸的事故。
那么,在我們?nèi)粘I钪芯蜎]有面粉爆炸的危險了嗎?答案是否定的。曾有人在生日聚會時互撒面粉,蛋糕上的蠟燭引燃面粉,直接導(dǎo)致面粉爆炸,造成多人被燒傷。
面粉易發(fā)生爆炸,是其成分的問題嗎?面粉的主要成分是淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等,燃點(diǎn)在200攝氏度以上;而爆炸條件包括能與氧氣(空氣)發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)、氧氣(空氣)以及火源。這么高的燃點(diǎn)按理說應(yīng)該不易爆,那它到底為什么會發(fā)生爆炸呢?
“躲”起來的能量
在解釋面粉為什么會爆炸之前,我們先來了解一下什么是表面效應(yīng)。如下圖,球形顆粒的比表面積(單位質(zhì)量或單位體積的固體所具有的表面積)與其直徑成反比,即當(dāng)顆粒直徑減小時,比表面積會增加,顆粒表面的原子數(shù)會相對增多,這使得顆粒表面原子的活性增強(qiáng)。原子活性越強(qiáng),越不穩(wěn)定。所以,顆粒直徑越小,它的狀態(tài)就越不穩(wěn)定,顆粒會表現(xiàn)出一些特殊的性質(zhì),這就是表面效應(yīng)。
根據(jù)能量守恒定律(能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而能量的總量保持不變)。
在將小麥加工成面粉的過程中,粉碎機(jī)消耗電能對小麥做功(電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能),部分機(jī)械能會轉(zhuǎn)換成能量“躲”在面粉顆粒表面。這部分“躲”起來的能量就是“表面能”(如下圖)。
小麥被粉碎得越細(xì),比表面積越大;粉碎機(jī)做的功越多,“躲”在面粉表面的能量也就越多。
這些能量“蠢蠢欲動”,當(dāng)面粉達(dá)到一定質(zhì)量濃度(單位體積混合物中某組分的質(zhì)量稱為該組分的質(zhì)量濃度)、環(huán)境中含有氧氣等氧化劑時,就容易形成爆炸環(huán)境。此時,如果外界有了火源,就極易發(fā)生爆炸。
這個過程類似吹氣球,人(或者機(jī)器)對氣球做的功越多,氣球越大,氣球表面越不穩(wěn)定。當(dāng)其達(dá)到臨界點(diǎn)時,只要對氣球施加一點(diǎn)額外的力,氣球便很容易爆破。
警惕這些“高?!狈蹓m!
在了解面粉的“爆”脾氣之后,我們應(yīng)該怎么做,才能有效減少事故的發(fā)生呢?
引起面粉爆炸的關(guān)鍵因素是粉塵質(zhì)量濃度和火源,所以我們要控制面粉的質(zhì)量濃度、防止電氣設(shè)備和靜電產(chǎn)生點(diǎn)火源。
其實(shí),面粉爆炸是粉塵爆炸(懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時發(fā)生的爆炸現(xiàn)象)的一種。除了面粉之外,奶粉、淀粉、金屬粉末(如鋁粉和鐵粉)等在一定條件下,也會爆炸。因此,在日常生活中,使用面粉時,一定遠(yuǎn)離明火,注意開窗通風(fēng);油鍋著火時,絕對不要用面粉滅火。同時,也要警惕其他粉塵的爆炸風(fēng)險。
讓我們一起增強(qiáng)安全意識,不讓面粉的“爆”脾氣傷害到我們!
(作者單位:中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所)
責(zé)任編輯:胡惠雯