你能想到面粉也是易燃易爆物吗?在面粉厂不能穿有钉子的鞋,衣服与包袋都必须有防静电功能,这是为什么呢?
既是食材也是炸药
日常生活我们或多或少会使用面粉,它是一种食材,但也可以成为威胁生命的“炸药”。例如,二战时期,空军投放炸弹,导致英国几家面粉厂发生了粉尘爆炸;在中国,也曾发生因电线短路引燃面粉,导致面粉厂爆炸的事故。
那么,在我们日常生活中就没有面粉爆炸的危险了吗?答案是否定的。曾有人在生日聚会时互撒面粉,蛋糕上的蜡烛引燃面粉,直接导致面粉爆炸,造成多人被烧伤。
面粉易发生爆炸,是其成分的问题吗?面粉的主要成分是淀粉、脂肪、蛋白质等,燃点在200摄氏度以上;而爆炸条件包括能与氧气(空气)发生反应的物质、氧气(空气)以及火源。这么高的燃点按理说应该不易爆,那它到底为什么会发生爆炸呢?
“躲”起来的能量
在解释面粉为什么会爆炸之前,我们先来了解一下什么是表面效应。如下图,球形颗粒的比表面积(单位质量或单位体积的固体所具有的表面积)与其直径成反比,即当颗粒直径减小时,比表面积会增加,颗粒表面的原子数会相对增多,这使得颗粒表面原子的活性增强。原子活性越强,越不稳定。所以,颗粒直径越小,它的状态就越不稳定,颗粒会表现出一些特殊的性质,这就是表面效应。
根据能量守恒定律(能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能量的总量保持不变)。
在将小麦加工成面粉的过程中,粉碎机消耗电能对小麦做功(电能转化为机械能),部分机械能会转换成能量“躲”在面粉颗粒表面。这部分“躲”起来的能量就是“表面能”(如下图)。
小麦被粉碎得越细,比表面积越大;粉碎机做的功越多,“躲”在面粉表面的能量也就越多。
这些能量“蠢蠢欲动”,当面粉达到一定质量浓度(单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度)、环境中含有氧气等氧化剂时,就容易形成爆炸环境。此时,如果外界有了火源,就极易发生爆炸。
这个过程类似吹气球,人(或者机器)对气球做的功越多,气球越大,气球表面越不稳定。当其达到临界点时,只要对气球施加一点额外的力,气球便很容易爆破。
警惕这些“高危”粉尘!
在了解面粉的“爆”脾气之后,我们应该怎么做,才能有效减少事故的发生呢?
引起面粉爆炸的关键因素是粉尘质量浓度和火源,所以我们要控制面粉的质量浓度、防止电气设备和静电产生点火源。
其实,面粉爆炸是粉尘爆炸(悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象)的一种。除了面粉之外,奶粉、淀粉、金属粉末(如铝粉和铁粉)等在一定条件下,也会爆炸。因此,在日常生活中,使用面粉时,一定远离明火,注意开窗通风;油锅着火时,绝对不要用面粉灭火。同时,也要警惕其他粉尘的爆炸风险。
让我们一起增强安全意识,不让面粉的“爆”脾气伤害到我们!
(作者单位:中国科学院北京纳米能源与系统研究所)
责任编辑:胡惠雯