面粉为什么会爆炸
面粉是一种由小麦磨成的粉状物。按面粉中蛋白质含量的多少,可以分为高筋面粉、中筋面粉、低筋面粉及无筋面粉。那么面粉为什么会爆炸呢?
1、因为面粉里面含有碳水化合物,而碳水化合物是一种可燃物,当面粉扬起的粉尘与家中炉灶明火相遇就会发生爆炸,甚至引发火灾。
2、不密封的空间里面粉本身是不会爆炸的,但是面粉颗粒在空气中达到一定浓度时,遇到明火会爆炸。
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面粉怎么会爆炸呢?
粉尘之所以会成为“炸药”,是因为粉尘具有较大的表面积。与块状物质相比,粉尘化学活动性强,接触空气面积大,吸附氧分子多,氧化放热过程快。当条件适当时,如果其中某一粒粉尘被火点燃,就会像原子弹那样发生连锁反应,爆炸就发生。
面粉厂里的粉碎机要把小麦加工成很细很细的面粉,粉碎机就要消耗电能而对被加工的物料做功,使物料被粉碎。其中,粉碎机所做的功的一部分转化成能量,而储存在被粉碎以后的物质颗粒表面,这部分能量在物理化学中被叫做“表面能”。并且,对于一定的物质来说,被粉碎的程度越大,即颗粒越小,则表面积越大,那么表面能也就越大。例如,一块1公斤重的二氧化硅的表面能为0.2焦耳,这是很小的,它只相当于把1公斤的物体举高0.02米所做的功。但是,若把它粉碎成面粉一样细小的粉尘后,其表面能可达2.7×10^6焦耳,即相当于把同样重的物体举高2700米所做的功,表面能竟增大了1000万倍!
由于粉尘具有这么高的表面能,同大块的物料相比,它就很容易发生物理变化或化学变化将其能量释放出来。这个道理就好似由于高处的水比低处的水有多余的势能,因此它要向低处流一样。所以,这些平时看起来微不足道的细小粉尘一遇适宜的条件,与空气充分混合,遇火后,它就会迅速地发生激烈的燃烧反应,在瞬间放出巨大的能量,这样一个令人惧怕的事——面粉爆炸也就随之发生。面粉和粉尘会爆炸?是什么科学原理?
粉尘爆炸是化学爆炸的一种,原理是粉尘与空气的接触面积大,使得一些平常不燃或者难燃的物质在空气中具备爆炸危险。粉尘爆炸具有连续性、最小点火能量高、压力上升缓慢、压力持续时间长的特点。
在各种安全事故当中,粉尘爆炸是比较特殊的一种,一旦发生粉尘爆炸的事件,一般危害性是很大的。比如2014年8月2日,江苏省昆山市一个金属抛光车间发生铝粉尘爆炸事故,造成146人死亡、114人受伤的惨重事件(数据来源于新华社2016年2月3日消息)。
我们常见的爆炸有化学爆炸和物理爆炸两种形式,化学爆炸是指爆炸前后物质发生了化学变化,粉尘爆炸属于化学变化。
其原理是:粉尘的粒径非常小,当具有爆炸性的粉尘悬浮于空气中时,粉尘与空气的接触面积大大增加,此时局部的点火源可引起粉尘燃烧,如果达到了爆炸浓度,那么局部燃烧释放的能量可以延伸,导致多米诺骨牌效应,使得整个粉尘空间发生剧烈的爆炸。
影响粉尘爆炸的因素非常多,比如粉尘浓度、空气含水量、空气温度、空气压力、粉尘性质、容器大小等等;由于粉尘与空气的接触面积非常大,对于很多正常情况下不燃或者难燃的物质,比如铝、铁、氧化亚铁、树脂等等,在粉尘状态下也变得极易发生爆炸。
粉尘爆炸相对于气体爆炸来说,其释放的能量大,产生的破坏力强,较高压力持续时间长,而且时常伴随着连续爆炸,所以粉尘爆炸的危害非常大,对于存在粉尘爆炸风险的工厂或者车间,一定要防患于未然。
比如铝粉厂房、金属抛光车间、面粉研磨部位、活性炭制造厂房等等,在我国消防当中,就属于“乙类6项”火灾危险等级,需要有严格的消防安全措施。
虽然粉尘爆炸危害大,但是粉尘爆炸的预防手段很多,其效果也非常明显,比如:
1、控制相应粉尘在空气中的浓度,只要达不到爆炸浓度,就不会引起粉尘爆炸。
2、严格控制火源,粉尘爆炸的最小点火能量高,在易发生粉尘爆炸的地方,一定要严格限制明火的使用。
3、对必要的粉尘空间,可以降低氧含量和充入惰性气体,比如氮气、二氧化碳等等,可以有效抑制粉尘爆炸。
4、控制粉尘空间的空气参数,比如提高含水量、降低压力、降低环境温度、及时排除静电等等。
为什么面粉遇到火会爆炸
1、面粉构成含碳,氢等元素,是可燃烧的物质;
2、大量的面粉遇到明火发生粉尘爆炸。在爆炸极限范围内,遇到热源,火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间。化学反应速度极快,同时释放大量的热,形成高温度和强压力。系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射,具有强破坏力;
3、面粉易产生极细的粉尘,而粉尘具有较大的表面积。与块状物质相比,粉尘化学活动性强,接触空气面积大,吸附氧分子多,氧化放热过程快;
4、当粉尘悬浮于空中,并达到较高的浓度时,遇明火易产生爆炸。
