That scratchy steel wool that cleans up your grimy pans is more than hardworking; it is absolutely magnificent when lit on fire, as Reddit user ChazDodge showed in a recent video that makes the wiry, burning puff look like the death of the planet Krypton.
Chociaż nie jest to eksplozja spowodowana przez nuklearną reakcję łańcuchową – à la Krypton – pokaz światła stworzony przez płonącą wełnę stalową wynika z szybkiego utleniania.
Tak to działa: Zawsze, gdy coś się pali, mamy do czynienia z utlenianiem. Oznacza to, że atom, cząsteczka lub jon traci jeden lub więcej elektronów. Rdza, na przykład, powstaje, gdy tlen uderza w żelazo, a w procesie tym żelazo traci elektrony i tworzy tlenek żelaza. Rdzewienie jest powolną wersją reakcji widocznej w poście na Reddicie, przedstawiającym płonące (utleniające się) paski metalu, z których zbudowana jest wełna stalowa.
Ale używamy naszej stali nierdzewnej (która zawiera żelazo) naczynia do gotowania, nie spodziewając się, że wybuchną płomieniem od przypadkowej iskry. Co daje?
Powód, dla którego blok żelaza jak naczynie nie zapala się jest taki, że powierzchnia jest mała, w stosunku do objętości, Jason Benedict, profesor nadzwyczajny chemii na Uniwersytecie w Buffalo, powiedział Live Science. Rdzewiejące żelazo faktycznie generuje trochę ciepła w reakcji, ale jest to bardzo mała ilość. Ponadto, duży blok żelaza może wchłonąć i rozproszyć wiele z tej energii cieplnej, zanim temperatura bloku wzrośnie. (Możesz zobaczyć ten efekt w ogrzewaniu metalowej łyżki podczas mieszania gotującego się makaronu – mała łyżka bardzo szybko staje się zbyt gorąca, aby ją utrzymać, podczas gdy większa łyżka zajmuje więcej czasu).
Wełna stalowa, z drugiej strony, jest wykonana z wielu cienkich pasm, a więc o wiele więcej atomów żelaza jest w kontakcie z tlenem w powietrzu. Kiedy dodajesz ciepło (jak z płomienia), dodajesz energię do żelaza, a to sprawia, że żelazo jest bardziej skłonne do reakcji z innymi elementami.
„Kiedy dodajesz ciepło, pokonujesz barierę energetyczną, aby reakcja zachodziła szybciej,” powiedział Benedict. Kiedy ta reakcja już zachodzi, a ponieważ sama generuje ciepło, ogrzewa sąsiednie atomy. W bloku żelaza, ciepło jest rozpraszane do wielu innych atomów żelaza. Ale w cienkim włóknie żelaza jest mniej materiału stałego, który może je zaabsorbować (powietrze pochłania ciepło, ale znacznie skuteczniej niż ciała stałe), więc nadal się ono pali. Produktem spalania są kawałki rdzy lub tlenku żelaza, podobnie jak produktem spalania drewna jest czarny popiół (lub węgiel).
Kontakt z tlenem jest kluczowy dla tego, jak szybko i jak gorąco spala się żelazo w wełnie stalowej – środowisko czystego tlenu sprawia, że płomienie są o wiele gorętsze, a żelazo spala się szybciej. (Podczas gdy wełna stalowa jest często pokryta innymi chemikaliami – sproszkowanym mydłem, na przykład – tylko żelazo płonie i miesza się z tlenem).
Air to tylko 20 procent lub tak tlenu, więc spalanie dzieje się w rodzaju połowy prędkości, która wygląda jak lont dynamitu z kreskówki. To właśnie dzieje się na filmie – jest wystarczająco dużo tlenu, aby spalić żelazo, ale nie na tyle dużo, aby wybuchło płomieniem na raz. Ponownie, można wyciągnąć analogię z drewnem: Podmuchaj na mały płomień i dodatkowy tlen może sprawić, że drewno spali się szybciej, podczas gdy jeśli zamkniesz otwory wentylacyjne w staromodnym piecu na drewno, ogień zamiera do żarzącego się żaru i spala się wolniej.
To jest również powód, dla którego sproszkowane metale palą się łatwo i dlatego są używane w spawalnictwie. Dobrym przykładem jest termit – termit jest mieszanką proszku żelaza i aluminium, który po odpowiednim podgrzaniu zaczyna reagować z tlenem i pali się w wysokiej temperaturze – wystarczającej do stopienia metalu i spawania. Termit pojawia się również na Czwartego Lipca – jest składnikiem materiałów, którymi pokrywa się fajerwerki.
Uwaga redaktora: Ten artykuł został zaktualizowany, aby wskazać, że utlenianie to utrata elektronów, a nie pozyskiwanie tlenu, jak stwierdzono wcześniej.
Pierwotnie opublikowany na stronie Live Science.
Ostatnie wiadomości
.