揭开面粉爆炸之谜，探寻物理本质

面粉为何会爆炸

揭开面粉爆炸之谜

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，车间自己却发生了大爆炸，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。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，则表面积越大，那么表面能也就越大。例如，一块1千克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1千克的物体举高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。

爆炸

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的势能大，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只要遇适宜的条件，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绝不亚于炸弹的破坏作用。例如，在1846年，英国的哈尔威煤矿发生了一次大爆炸，当时著名科学家法拉第为英国内务部调查这次爆炸事件的报告上曾这样写道：“甲烷混合物的燃烧和爆炸会掀起存在于坑道里的全部煤尘，并且使之着火。”

礼花

爆炸，我们最熟悉、最感兴趣的爆炸大约要算是鞭炮炸响了。就让我们以鞭炮为例，来具体看看爆炸是怎么一回事吧。鞭炮中填装的黑色粉末是火药，它是用硫黄、木炭粉和硝酸钾混合而成的。在这3种成分中，硫黄和木炭是可燃物质，与氧气化合时会产生二氧化硫、一氧化碳和二氧化碳等气体；硝酸钾在燃烧时会分解放出氧气，帮助硫黄和木炭迅速燃烧。鞭炮的引线点燃后，会一直烧到鞭炮里的火药中。这时，里面的火药急骤燃烧起来，放出大量的热，同时生成许多气体，这时火药的体积会猛增1000多倍，外面那层紧裹着的草纸层当然受不了这么大的压力，于是，“啪”的一声，草纸层炸破了。鞭炮里发生的是小型的爆炸。如果我们将鞭炮做得很大，比如说有一个人那么大，里面装进燃烧能力比火药更强的炸药，外壳包装换上结实的钢板，那么，这大“鞭炮”的爆炸就很可怕了。事实上，这样的大“鞭炮”是有的，就是人们称为“炸弹”的那类装置。(www.xing528.com)

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链式反应，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。原子弹爆炸的威力，任何东西都是难以抗拒的。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。

粉是可以引起爆炸的，不但是面粉，就连砂糖这类给人留下甜美印象的物质也可能发生爆炸。在工业史上，面粉厂和使用砂糖、面粉做原料的食品厂，爆炸事故并不罕见。那么，面粉和砂糖爆炸的原因是什么呢？原因是多方面的。首先，面粉和糖的组成中都含有碳、氢等元素，它们都是可以发生燃烧的物质。不过，虽然面粉和砂糖都是可燃物，但我们从平时的生活实践中知道，它们决不会像黑火药那样一点就燃。它们爆炸的重要条件是粉尘的颗粒特别细。那些工厂在生产过程中，产生大量的面粉和砂糖的极细的粉尘，这些粉尘又到处飞扬飘动。当这些粉尘悬浮于空中，并达到很高的浓度时，比如每立方米空气中含有9.7克面粉或9克砂糖时，一旦遇有火苗、火星、电弧或适当的温度，瞬间就会燃烧起来，形成猛烈的爆炸，其威力不亚于炸弹。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链式反应，爆炸就发生了。

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我们的生活周围有许多危险的物品，看似安全的背后隐藏着巨大的危险，这就需要我们小心防范，让这些危险品始终处于安全状态。

爆炸

爆炸是物质非常迅速的化学或物理变化过程，在变化过程里迅速放出巨大的热量并生成大量的气体，此时的气体由于瞬间存在于有限的空间内，故有极大的压强，对爆炸点周围的物体产生强烈的压力，当高压气体迅速膨胀时形成爆炸。爆炸可分为三类：由物理原因引起的爆炸称为物理爆炸，如压力容器爆炸；由化学反应释放能量引起的爆炸称为化学爆炸，如炸药爆炸；由于物质的核能的释放引起的爆炸称为核爆炸，如原子弹爆炸。