12.22 把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

在我们的身边,固体转变成液体的现象比比皆是,比如说冰熔化成水,即使是坚硬如钢铁,达到了一定的温度,它们照样也会熔化成一滩液体。根据这个思路,就有了一个有趣的问题:既然木头也是固体,那么在特定的环境中,木头能不能熔化成液体?今天我们就来讲一讲。


把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

关于熔化可以简单地理解为,当某种物质处于固体状态时,在组成这种物质的微粒(如原子、分子等)之间都具备很强的相互作用力,因此它们排列得非常紧密,而在对其进行加热的过程中,实质上是增加了这些微粒的动能,这会造成它们之间的距离增加,同时相互作用力减小,当达到一定的程度时,固体就熔化成了液体,假如再进一步地加热,液体还可能会变成气体。


把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

(注:以上的描述有一些不太严谨之处,但考虑到本文仅为科普,大家也不必太过较真)

因此我们似乎可以认为,把固体物质加热到一定的程度时,它就可能会熔化成液体,那这种方法在木头上行得通吗?实际上,当我们这样做的时候,木头在达到一定的温度时就会发生燃烧,最后变为一堆灰烬。原因很简单,那就是木头中的一些化学成分与空气中的氧气产生了反应,在这种情况下,将木头熔化也就无从谈起了。

把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

好吧,既然这样,那我们把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体呢?

要搞清楚这个问题,我们需要先了解一下木头的成分,除去水分以外,木头的主要成分为纤维素、半纤维素以及木质素,它们都是长链有机化合物,简单地讲就是木头的主要成分,其实是由很多小分子构成的高分子结构。通常情况下,它们都是紧紧地互相缠结在一起,大概就是下图中的这种样子。


把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

很显然,要将这种缠结在一起的高分子结构分开,需要更大的能量,也就是说,它们需要更高的温度才可能分开。然而一个不可忽视的问题的是,在温度提高到可以使这类高分子分开之前,连接各个小分子的化学键就会断裂,这就意味着,这些高分子根本就没有机会熔化,持续的升温只会让它们分解成各种小分子化合物。


把木头放在真空中,然后不停地加热,木头会不会熔化成液体?

(上图为密封状态下被不断加热的木头,最后分解成了各种小分子化合物)

事实上也确实如此,研究人员在真空环境中将木头不停地加热,结果就是木头中的水分首先被蒸发殆尽,而剩下的纤维素等高分子,则在不断提高的温度下分解成甲烷以及其他含有碳和氢的小分子化合物。在此之后,木头也就不是木头了,我们可以看到,在这种情况下,“将木头熔化成液体”一说也就无从谈起了。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`


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