Den kradsende ståluld, der rydder dine beskidte pander op, er mere end hårdtarbejdende; den er helt fantastisk, når den bliver antændt, som Reddit-brugeren ChazDodge viste i en nyere video, der får den trådagtige, brændende puf til at ligne planeten Kryptons død.
Selv om det ikke er en eksplosion forårsaget af en nuklear kædereaktion – à la Krypton – så skyldes det lysshow, der skabes af den brændende ståluld, oxidation med høj hastighed.
Her er hvordan det fungerer: Hver gang noget brænder, er der tale om oxidation. Det betyder, at et atom, et molekyle eller en ion mister en eller flere elektroner. Rust opstår f.eks. når ilt rammer jern, og i den proces mister jernet elektroner og danner jernoxid. Rustdannelse er en langsom version af den reaktion, der ses i Reddit-indlægget af de brændende (oxiderende) metalstrimler, som udgør ståluld.
Men alligevel bruger vi vores køkkenredskaber i rustfrit stål (som indeholder jern) uden at forvente, at de bryder i brand på grund af en vildfaren gnist. Hvad sker der?
Årsagen til, at en jernblok som et redskab ikke bryder i brand, er, at overfladen er lille i forhold til volumenet, siger Jason Benedict, der er lektor i kemi ved University at Buffalo, til Live Science. Rustende jern genererer faktisk noget varme i reaktionen, men det er en meget lille mængde. Desuden kan en stor jernblok absorbere og afgive en stor del af denne varmeenergi, før blokens temperatur stiger. (Du kan se denne effekt ved opvarmning af en metalske, når du rører i kogende pasta – en lille ske bliver meget hurtigt for varm til at holde den, mens en større ske tager længere tid).
Steeluld er på den anden side lavet af mange tynde tråde, og derfor er der langt flere jernatomer i kontakt med luftens ilt. Når man tilføjer varme (som fra en flamme), tilføjer man energi til jernet, og det gør jernet mere tilbøjeligt til at reagere med andre grundstoffer.
“Når man tilføjer varme, overvinder man en energibarriere for at få reaktionen til at ske hurtigere,” siger Benedict. Når først reaktionen kommer i gang, og fordi den selv genererer varme, opvarmer den naboatomer. I en jernblok bliver varmen spredt til mange andre jernatomer. Men i en tynd fiber af jern er der mindre fast materiale til at absorbere den (luft absorberer varme, men meget mere effektivt end faste stoffer), så den bliver ved med at brænde. Produktet af forbrændingen er ruststykker eller jernoxid, ligesom produktet af brændende træ er sort aske (eller kulstof).
Kontakt med ilt er afgørende for, hvor hurtigt og hvor varmt jernet i ståluld brænder – et miljø med rent ilt gør flammerne meget varmere, og jernet brænder hurtigere. (Mens ståluld ofte er dækket af andre kemikalier – f.eks. pulveriseret sæbe – er det kun jernet, der brænder og blander sig med ilt).
Luft består kun af ca. 20 procent ilt, så forbrændingen sker med en slags halvhastighed, der ligner en tegneserie-dynamitlunte. Det er det, der sker i videoen – der er nok ilt til at brænde jernet, men ikke nok til at få det til at bryde i brand på én gang. Igen kan man drage en analogi med træ: Hvis man blæser på en lille flamme, kan den ekstra ilt få træet til at brænde hurtigere, mens hvis man lukker for ventilerne på en gammeldags brændeovn, dør ilden ned til glødende gløder og brænder langsommere.
Det er også derfor, at pulveriserede metaller brænder let, og derfor bruges de til svejsning. Termit er et godt eksempel – termit er en blanding af jern- og aluminiumspulver, der, når det opvarmes tilstrækkeligt, begynder at reagere med ilt og brænde ved en høj temperatur – nok til at smelte metal og svejse. Termit dukker også op den 4. juli – det er en ingrediens i det stof, der bruges til at overtrække stjernekastere.
Redaktørens note: Denne artikel blev opdateret for at angive, at oxidation er tab af elektroner og ikke tilvækst af ilt, som det tidligere var blevet angivet.
Originalt offentliggjort på Live Science.
Reneste nyheder