在物理學(xué)上,物質(zhì)具有六種不同的形態(tài),分別為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)、玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)、費(fèi)米子凝聚態(tài)。
我們通常所見(jiàn)的火焰就是一種高溫等離子態(tài),當(dāng)然,也并不是所有的火焰都是高溫等離子態(tài),在一些情況下,低溫同樣也可以產(chǎn)生火焰。相對(duì)而言,在物質(zhì)的六種形態(tài)之中,固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)是較為常見(jiàn)的,大多數(shù)的物質(zhì)都具有這三種不同的形態(tài),而且在一定的條件之下,三種形態(tài)是可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的。
日常生活中最好的例子莫過(guò)于水了,因?yàn)樗娜N形態(tài)都是極為常見(jiàn)的,將會(huì)放置在冰箱的冷凍室里,它會(huì)凝聚變?yōu)楣虘B(tài),而處于零攝氏度以上的常溫環(huán)境中,水又會(huì)變?yōu)樗畛R?jiàn)的形態(tài),液態(tài)。如果我們把水加熱到100攝氏度,那么它會(huì)氣化,變?yōu)樗魵猓藭r(shí)的水是氣態(tài)。
日常所見(jiàn)的很多物質(zhì)并不像水這樣,三種形態(tài)都經(jīng)常可見(jiàn)。
比如金屬,大多數(shù)的金屬都是以固態(tài)的形式存在的,只有將它們加熱到相當(dāng)?shù)臏囟龋鼈儾艜?huì)融化變?yōu)橐后w,比如將鐵加熱到1538攝氏度,它就會(huì)融化,從而變?yōu)殍F水,而將銅加熱到1083.4攝氏度,它就會(huì)融化,從而變?yōu)殂~汁,目前已知的熔點(diǎn)最高的金屬是鎢,它的熔點(diǎn)達(dá)到了3380攝氏度。
不過(guò)熔點(diǎn)再高也罷,它們終歸也有從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的時(shí)刻,可有些物質(zhì),我們卻從未見(jiàn)過(guò)它們發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變,而且以常識(shí)來(lái)進(jìn)行判斷,它們似乎也不可能發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變,其中一個(gè)具有代表性的就是木頭,木頭的質(zhì)地遠(yuǎn)沒(méi)有金屬堅(jiān)硬,但是我們從沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)木頭會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)。這是為什么呢?
木頭可以變?yōu)橐簯B(tài)嗎?能也不能。
首先,木頭和上面所提到的水與金屬都不是一回事,水也好,金屬也罷,它們都是屬于單一物質(zhì)。比如水是由水分子所構(gòu)成的,而金屬則是直接由金屬原子所構(gòu)成的,比如鐵是由鐵原子所構(gòu)成的。物質(zhì)形態(tài)的變化從本質(zhì)上來(lái)講是一種物理變化,舉例而言,水分子的運(yùn)動(dòng)速度就決定了水的外在形態(tài)。
比如當(dāng)水分子緊密排列運(yùn)動(dòng)緩慢的時(shí)候,它就是我們常見(jiàn)的冰塊,是固態(tài)的,隨著溫度的升高,水分子的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)加快,水也就從冰的形態(tài)融化為液態(tài),隨著溫度的繼續(xù)升高,水分子運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越快,分子間的距離也越來(lái)越大,于是水就變?yōu)榱怂魵猓蔀橐环N氣態(tài)物質(zhì)了。金屬形態(tài)的變化和水是同理的。
水和金屬都是一種單一物質(zhì),但木頭不是,木頭的組成成分非常復(fù)雜,它是由眾多有機(jī)物和無(wú)機(jī)物結(jié)合而成的。
所以就導(dǎo)致了一種現(xiàn)象的出現(xiàn),那就是木頭的燃點(diǎn)比熔點(diǎn)低,所以木頭總是到達(dá)不了熔點(diǎn),就已經(jīng)開(kāi)始燃燒了。一般來(lái)講,木頭在200度以上就會(huì)發(fā)生閃燃現(xiàn)象,而溫度達(dá)到250攝氏度,則可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒,而木頭的自燃點(diǎn)大概在400攝氏度左右。
木頭在燃燒的過(guò)程中,其中的水分會(huì)率先蒸發(fā),而木頭之中的主要成分,也就是纖維,將會(huì)在燃燒的過(guò)程中逐漸炭化。木頭源自于植物,而植物、動(dòng)物以及我們?nèi)祟悾械纳w的基礎(chǔ)都是碳,所以,植物、動(dòng)物以及我們?nèi)祟惗加兄粋€(gè)共同的熔點(diǎn),這個(gè)熔點(diǎn)就是3500攝氏度。
3500攝氏度,這是碳的熔點(diǎn),也可以說(shuō)是所有生命體的熔點(diǎn)。
木頭的熔點(diǎn)是3500攝氏度,而在400攝氏度的時(shí)候,木頭就會(huì)發(fā)生自燃,所以木頭總是在融化之前就開(kāi)會(huì)了燃燒,這就是木頭無(wú)法融化變?yōu)橐后w的原因所在。也許有的朋友會(huì)這樣想,將木頭放在一個(gè)密閉的高溫容器之中,讓木頭在沒(méi)有氧的環(huán)境下升溫會(huì)怎樣呢?
?其實(shí)這并不是什么新奇的設(shè)想,在這樣的環(huán)境之下,木頭大體會(huì)經(jīng)歷如下的變化:水分蒸發(fā)、木頭開(kāi)始炭化、最終殘留下木炭以及少量的無(wú)機(jī)鹽,在很早很早以前,人們就將這個(gè)過(guò)程稱之為:“燒炭”,我們的祖先在千百年來(lái)所使用的木炭就是以這種方法制取的。當(dāng)然了,如果繼續(xù)將炭加熱到3500攝氏度以上,那么它是會(huì)融化的。
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