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  • 1 # 廣深水玲瓏

    首先,只有晶體才有熔點。非晶體沒有熔點。

    其次,木材的主要成份不是碳,而是碳水化合物。即使木材製成碳,碳的熔點為3500度。

    再次,乾燥木材主要元素的百分比為:碳50、氫6.2、氧43;含水率為13%的木材各元素的百分比為:碳43.5、氫5.2、氧38.3。木材的燃燒,要經歷乾燥、熱分解、炭化、燃燒等過程。燃點為200°C以上,自燃點400°C以上。此外,木材還有一個重要的特性——低溫自燃,在低於其燃點溫度下長時間受熱,木材也會發生自燃。所以木材在升溫過程中先發生燃燒現象。你自然見不到熔解現象。

  • 2 # 魅力科學君

    鋼鐵有熔點,那木材之類的為什麼沒有熔點?一燒就變性了?

    所謂熔點,是指純物質晶體在開始熔化時的溫度,鋼鐵是晶體,所以它有熔點,而木材卻不是晶體,它甚至連純物質都算不上,因此木材也就沒有熔點這一說。那麼為什麼木材不能熔化,一燒就變性了呢?今天我們就來講一下。

    在我們的身邊,固體轉變成液體的現象比比皆是,比如說冰熔化成水,即使是堅硬如鋼鐵,達到了一定的溫度,它們照樣也會熔化成一灘液體。根據這個思路,就有了一個有趣的問題:既然木材也是固體,那麼在特定的環境中,木材會熔化成液體嗎?

    關於熔化可以簡單地理解為,當某種物質處於固體狀態時,在組成這種物質的微粒(如原子、分子等)之間都具備很強的相互作用力,因此它們排列得非常緊密,而在對其進行加熱的過程中,實質上是增加了這些微粒的動能,這會造成它們之間的距離增加,同時相互作用力減小,當達到一定的程度時,固體就熔化成了液體,假如再進一步地加熱,液體還可能會變成氣體。

    (注:這裡的描述有一些不嚴謹之處,但考慮到本文僅為科普,大家也不必太過較真)

    因此我們似乎可以認為,把固體物質加熱到一定的程度時,它就可能會熔化成液體,那這種方法在木材上行得通嗎?實際上,當我們這樣做的時候,木材在達到一定的溫度時就會發生燃燒,最後變為一堆灰燼。原因很簡單,那就是木材中的一些化學成分與空氣中的氧氣產生了反應,在這種情況下,將木材熔化也就無從談起了。

    好吧,既然這樣,那我們把木材放在真空中,然後不停地加熱,木材會不會熔化成液體呢?

    要搞清楚這個問題,我們需要先了解一下木材的成分,除去水分以外,木材的主要成分為纖維素、半纖維素以及木質素,它們都是長鏈有機化合物,簡單地講就是木材的主要成分,其實是由很多小分子構成的高分子結構。通常情況下,它們都是緊緊地互相纏結在一起,大概就是下圖中的這種樣子。

    很顯然,要將這種纏結在一起的高分子結構分開,需要更大的能量,也就是說,它們需要更高的溫度才可能分開。然而一個不可忽視的問題的是,在溫度提高到可以使這類高分子分開之前,連線各個小分子的化學鍵就會斷裂,這就意味著,這些高分子根本就沒有機會熔化,持續的升溫只會讓它們分解成各種小分子化合物。

    (上圖為密封狀態下被不斷加熱的木材,最後分解成了各種小分子化合物)

    事實上也確實如此,研究人員在真空環境中將木材不停地加熱,結果就是木材中的水分首先被蒸發殆盡,而剩下的纖維素等高分子,則在不斷提高的溫度下分解成甲烷以及其他含有碳和氫的小分子化合物。在此之後,木材也就不是木材了,我們可以看到,在這種情況下,“將木材熔化成液體”一說也就無從談起了。

  • 3 # 酋知魚

    在每個人曾經接受的義務教育中,大量地將物理概念灌輸給我們,其中就包含熔點、沸點、固體、液體、氣體等概念。但說實話,其實說的不夠明白,定義太多就像是背書,把本來非常有趣的物理搞得非常枯燥。

    可能有的朋友會說:提這個問題的人一看就是初中物理沒有學好!

    其實沒有必要那麼苛刻,在我個人的經驗來看,就是有很多細節問題可能沒有被別人注意到。我小時候也有過一個怎麼也想不通的問題——物體有固、液、氣三態,那麼牙膏屬於哪一種呢?

    後來我請教了大表哥,他略為思考,告訴我:“牙膏是混合物,裡面既有固體也有液體,所以是這個樣子。”我當時一下子就懂了,原來這麼簡單。

    晶體與非晶體是熔點的關鍵

    這個問題也是一樣,物質的三態其實只能針對純淨物,而熔點與沸點只能只能針對晶體,這些概念是有明確地限制範圍的,事實上世界上絕大多數物質都是沒有熔點的,晶體是很少見的。

    那什麼是晶體呢?就是能構成原子級幾何結構的物質,可以是單一的一種元素,也可以是一些化合物。我們知道,分子是有形狀的,原子與原子之間存在夾角,這些微觀的幾何結構可以在組合成宏觀物體時體現出來,我們可以舉一個非常經典的例子——水。

    一個氧與兩個氫成120°夾角,這就是水分子的結構。這120°是圓周的1/3,所以……會產生什麼呢?答案是六邊形,沒錯,就是雪花的形狀。

    要組成雪花,還需要一個小東西的幫助,叫氫鍵。每個水分子的氫也有機會與其它水分子的氧產生結合力,雖然還達不到化學鍵的強度,但也不可小覷了,水的液態體積小於固態正是拜它所賜。在兩個水分子形成氫鍵後,其中有一個氧原子就會出現周圍被三個氫原子等角包圍的形狀,也就是每個角120°。

    那麼這樣會形成什麼結構呢?只要看一眼上面這個圖就能恍然大悟,當然是正六邊形,水在凝結過程中正是由四處運動的、遊離的水分子,透過像積木一樣的“鑲嵌”進固體中,這被稱為晶體的成長(水只是熔點比較低而已,與其它礦物和金屬的熔點本質是一樣的)。

    正是因為這樣的成長過程,所以晶體都有固定的熔點,因為要想從組合好的晶體上拆下分子來,就需要持續地輸入能量,在把所有晶體全部折散之前,分子表現出的平均動能不會變,也就是溫度不會上升(但是系統總能量確實是增加了,因為遊離的分子比結合的分子能量要高)。

    鋼鐵也是晶體,金屬的晶體形式比較特殊,名為金屬晶體。它的結構雖然與礦物晶體不同,但是也一樣組成了特定的空間結構,所以擁有特定的熔點與沸點,這是晶體的共通特徵。

    為什麼木頭會變性?

    木頭為什麼不僅沒有熔點還會因加熱而變性?

    這其實是兩個問題:1、混合物沒有固定熔點。2、不同分子的溫度耐受力不一樣

    首先我們要知道木頭是混合物,它的主要組成是纖維素、半纖維素和木質素。這三種都是大分子有機物,而且由於這些大分子都是由大量的小有機分子聚合而成的,木質素是由三種醇單體(對香豆醇、松柏醇、芥子醇)形成的一種複雜酚類聚合物,而纖維素和半纖維素是高聚合多糖。因此它們沒有固定的大小,可以很大,也可以比大更大,就算是單純的纖維素也沒有固定的空間幾何結構,更不要說二者混合了。

    其次,有機物的一大特徵就是不耐熱,因為相比於碳碳雙鍵、碳碳三鍵、羥基、羧基、醚鍵、醛基、羰基間相互連線的脆弱化學鍵,還有更結實更簡單粗暴的化學鍵組合方式。

    比如纖維素中的元素比例有一個特點,氫與氧的比例總是2:1,所以在以前糖類也被稱為碳水化合物。那麼在受到超過200℃的高溫時,其中的氫與氧就很容易相互結合,變成更低能更穩定的水分子揮發掉,只剩下的碳元素,這也就是碳化。如果在含有氧氣的情況下,碳會燃燒,相對的,人們會利用缺氧環境製備易用的燃料木炭,也就是古代的“燒炭”。

  • 4 # 軍機處留級大學士

    鋼鐵屬於晶體,在特定的溫度下是固態的,如果你加熱它們,它們會變成液體。進一步加熱它會變成氣體。然而,木頭燃燒不會變成液體。 燃燒,也稱為燃燒,是一種化學反應,在氧化劑(通常是火焰周圍的空氣)存在的情況下,可燃材料(在這種情況下是木材)改變其化學成分,並將材料分解成其他化學物質,這個過程是放熱的。

    木材主要由纖維素、木質素和水等物質組成。木材燃燒時,會分解成木炭、水、甲醇和二氧化碳等。與固體金屬變回液體不同,如果你冷卻燃燒木材產生的產物,它顯然不會變回原來的成分。 所有燃燒的物質都將有一個熔點,在這個溫度下這個過程將開始發生。溫度越高,過程變得越快。如果該溫度低於材料熔點,該材料將永遠不會熔化,因為它只是變成其他化學物質。

    至於木材,它將在260-320℃左右開始一個被稱為熱解的過程。熱解也是一種放熱反應,傾向於自我維持。在這種溫度下,木材將開始釋放出多達100種化學物質,包括甲烷和甲醇,這些化學物質將開始燃燒。一旦這些化學物質開始燃燒,它們會升高溫度,留下的剩餘炭將開始進一步分解,如鈣、鉀和鎂。 在一旦這些東西存在,木頭就不再是木頭,因此,不是真正熔化的木頭。

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