木头可以被高温融化吗?把木头放在真空里行不行?
导语:木头可以被高温融化吗?把木头放在真空里行不行?木头可以高温消毒吗
随着温度的升高,物质由固态转变成液态的现象是很常见的,例如固态的冰会融化成液态的水,而如果温度足够高,很多平常看上去很坚固的固态物质也会转变成液态,比如说各种金属,又比如说玻璃。所以问题就来了,木头也可以认为是一种固态物质,那木头可以被高温融化成液体吗?
在日常生活中,假如你不断地对一块木头进行加热,那么你很快就会发现木头并不会融化,因为当温度升高到一定程度时,木头中的化学成分就会与空气中的氧气发生剧烈的氧化反应,也就是燃烧,而在木头燃烧殆尽之后,只会留下一堆灰烬。
既然如此,那我们把木头放在真空里行不行呢?毕竟真空里是没有氧气的。下面我们就来讨论一下这个话题。
首先我们需要简单了解一下冰融化成水的过程,正如我们所知,冰和水其实都是由大量水分子构成的,在固态的冰之中,水分子通过分子间的相互作用紧密地连接在一起,以至于几乎每一个水分子都不能自由运动,它们只能一个相对固定的位置上振动。
从微观层面来看,温度其实就是就是大量微观粒子热运动的集体表现,温度越高,微观粒子的热运动就越激烈,所以当冰的温度持续升高时,其中的水分子的平均动能就会不断增加,当温度达到一定程度的时候,水分子之间的相互作用就无法维持水分子的紧密连接,在这种情况下,水分子就被分开了,于是冰就融化成了水。
可以看到,在冰融化成水其实就是一种物理变化,在此过程中,水的化学性质并没有发生变化,并且这个过程是可逆的,即当温度降低到一定程度时,液态的水又会重新冻结成固态的冰。
好的,现在我们再来看看木头。实际上,木头其实是一种混合物,其主要构成物质是纤维素、木质素和水,其中纤维素和木质素都是高分子化合物,在微观层面上,它们互相交织在一起,进而使木头具备了一定的硬度和韧性。
一般来讲,分子量越大,分子间的相互作用就越强,所以想要将构成木头的分子分开,就需要其中的分子具有更高的平均动能,换句话说就是需要更高的温度。
但问题是,纤维素和木质素本身就是由碳、氢和氧这三种元素构成的长链结构,在温度达到足以使构成木头的分子分开之前,纤维素和木质素自身的分子结构就会发生断裂,这也被称为“热解”。
所以假如我们将木头放在真空里,然后对其进行持续加热,那么我们将会观察到,木头中的水分将首先被蒸发掉,随着温度的不断升高,木头中的纤维素和木质素就会发生“热解”,并生成多种小分子化合物(例如甲烷、甲醇、一氧化碳等等)。
实际上,早已有人做过与之相关的实验,在实验中,研究人员将木头置入接近真空的封闭容器中,然后对其进行持续加热,并将产生的物质导入特定的冷却装置中。
实验结果表明,木头在真空中持续加热后,虽然可以产生少量的液体,但是这些液体基本上都是水,除此之外,还有一少部分由碳、氢和氧构成的小分子化合物(例如甲醇),很明显,就算我们将温度降低,使这些液态物质重新转变成固态,它们也不重新变成木头。
综上所述,就算我们把木头放在真空里,木头也不会被高温融化成液体,因为在高温的真空环境中,木头会发生“热解”,进而生成其它的物质。