当铁成为“燃料”
【当铁成为“燃料”】
文章图片
文章图片
近几年来 ， 带加热包的方便米饭受到了很多人的热捧 。给加热包加上水之后 ， 热乎乎的水汽就立刻出来 ， 十几分钟后饭做好 ， 菜也热了 。不用电 ， 也不烧气 ， 就能够释放出大量的热 ， 很是方便 。但热量究竟是从哪里变出来的呢？
前些年 ， 有一样东西与方便米饭的加热包原理是相似的 ， 那就是中医治疗药物“坎离砂” ， 把它放在身上适当的位置 ， 就能进行热敷 。只是年轻人用得少 ， 所以知名度不高 。后来 ， “暖寶宝”流行起来 ， 它也是一个发热包 。只不过 ， 由于这类加热包不与水直接接触 ， 放热慢而持久罢了 。
其实 ， 这些加热包发热所需能量的来源 ， 都主要来自一个化学反应 ， 那就是铁的氧化反应 。确切地说 ， 就是铁被氧化 ， 生成三氧化二铁（Fe+O2→Fe2O3 ， 放热） 。这与我们烧炭取暖的化学反应类似（C+O2→CO2 ， 放热） ， 只是这里的“燃料”是铁 。
铁也可以当作“燃料”？那我们怎么从来没有见过做饭时把铁锅烧着了？
我们都见过一个铁的氧化反应的产物—铁锈 ， 其最主要成分便是三氧化二铁 。而且我们知道 ， 铁生锈是一个在常温下就能够进行的反应 。
有人还是会问 ， 我们见过铁锈 ， 可是没有发现它发热啊 。我们当然发现不了铁生锈时的放热 ， 因为铁生锈这个化学反应的速度实在太慢了 。铁的锈蚀反应的步骤比较复杂 ， 但是归根结底仍然是Fe+O2→Fe2O3 ， 仍然会放出热量 。由于反应太慢 ， 放出来的热量很快被环境吸收 ， 所以我们完全感觉不到 。现在 ， 我们在“坎离砂”、“暖宝宝”或方便米饭的发热包中把这个氧化反应极大地加快了速度 ， 于是我们便能感觉到热 。
那么 ， 我们是怎样把铁的氧化这个平时很慢的反应的速度加快的呢？
我们知道 ， 铁是固体 ， 氧气是气体 。无论化学反应的中间过程怎样 ， 反应肯定在铁的表面进行 。因此 ， 这些化学反应的速度 ， 除了其本身的化学性质即化学反应的难易程度之外 ， 一定与铁的表面性质有关 。我们又知道 ， 铁在常温下是能够生锈的 ， 也就是说 ， 这个反应并不是很难发生的 。那问题就在铁的表面了 。
表面性质的一个最重要的因素是表面的面积 。参与化学反应的分子是一定要相遇才可能发生反应的 。因而 ， 同样的条件下 ， 反应物之间的接触面积越大 ， 参与反应的分子就越多 ， 显示出来的宏观反应速度就越快 ， 一定时间内放热反应所产生的热量也就越多 。我们平时见到的铁器如铁锅、铁钉都是个体体积相对较大的物体 ， 而加热包内参加化学反应的铁都是细小的铁粉 。总体积相同的两个物体 ， 一个是整个的 ， 另一个则被粉碎成很多小的组分 ， 那么 ， 后者的表面积显然要远远大于整个的物体 。举一个最简单的例子 ， 一个正方体有6个表面 ， 一刀切成两半 ， 表面就多出来2个 ， 表面积显然增大了 。切的刀数越多 ， 表面积增加得越多 ， 而总的体积当然没有变化 。表面积增大 ， 有可能发生化学反应的分子相遇的机会也就多了 。所以 ， 铁粉发生氧化反应的宏观速度就会远远比铁锅、铁钉等物体的氧化要快得多 。
其次是表面的粗糙和疏松程度 。有的物体表面是比较光滑和致密的 ， 如铁锅 ， 通常是冲压或锻造出来的 ， 前些日子在网上很红的某地铁锅就号称需要手工敲打多少锤 。即使是铁钉 ， 也需要轧制和冲压 。这样 ， 我们使用的铁制品表面都是光滑和致密的 ， 而且 ， 一般都是在较高温度时制造 ， 然后冷却而成 。在高温冷却的过程中 ， 实际上铁的表面已经生成了或薄或厚的氧化层 。由于表面光滑、致密 ， 而且还有氧化层 ， 所以普通的铁器可以进行氧化反应的铁原子并不多 ， 常温下氧化缓慢就是必然的 。
推荐阅读
- 爱心义诊“进家门”！苏州市相城区黄桥街道方浜村贴心服务暖民心
- 连烧数月难寻因 河南小伙肺毁损 医生耗时一个月摸到发烧“开关”小伙写千字长文妙语连珠谢医护
- 常敲“一氧化碳中毒”警钟 科学防范 温暖过冬
- 博爱县月山镇：凝心聚力改善人居环境 村庄“旧貌换新颜”
- 广西中医药大学第一附属医院：“内”“外”兼并 大力弘扬中医药文化
- 夫妻“小别重逢”过后，男人会有这两个表现
- 新冠肺炎患者集中康复出院 “白衣战士”画新作：“相信阳光离我们不远了”
- 新春走基层丨杨国贵：“养牛倌”走上致富路
- 信阳浉河区：宜居环境助力幸福生活“节节高”
- 只想躺平？您可能是病了！“工作倦怠”正式成为疾病