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#为啥铝粉能燃烧而铝箔不能#
铝箔可以在氧气中燃烧,却不能在空气中燃烧,为什么?
呼之欲出,是因为空气中的浓度只有21%,而纯氧是100%,根据动力学基本原理,如果铝和氧气的反应相对于氧气来说是一级反应,那么氧气中的反应速度会提高5倍,如果是二级反应,那就是25倍。
说这个,是想说明最基本的问题,铝箔的燃烧与否,主要是动力学问题。当然,这个事实并不能确定铝在空气中是否燃烧和热力学原理无关,但是通过吉布斯自由能的计算可以很轻松证明,这里就不讨论了,大学物理化学中的基础知识。
我们在这里需要解释一下两种“判据”的差别,什么叫热力学,什么叫动力学。
所谓热力学的判据,是根据热力学三大定律对一个过程进行判断,比如地球上水往低处流,这就是热力学上允许自发进行的过程,水往高处流就不是自发过程,我们在初中物理学到的重力势能就能解释。
化学反应没有重力势能那么直观,所以热力学上的判断非常重要,一般是简化成吉布斯自由能这个判据,在一些特殊情况下,也会用到熵或焓作为判据。吉布斯自由能就如同是水的重力势能一样,如果反应前后,自由能是下降的,过程就可以自发进行,反之则不能自发进行。
至于动力学,我们可以举个水坝的例子。水往低处流,但是被水坝拦住了,那么它就流不下去,这就说明,一个物体的命运,除了要考虑自身的“能量”问题,也要考虑实际的动力或阻力,这就是动力学问题。
好了,我们现在可以理解,铝箔就好比是那些被水坝拦住的水,它有流下去的潜质,但却有一些阻力,需要在动力学上进行调整,才能让反应进行下去。
现在我们开始进一步梳理这个问题,为什么铝箔在氧气中反应更快,就能持续下去呢?
我们说一个古代的取火方式——打火石(火镰)。
打火石的原理很简单,就是通过撞击产生火花儿。一般采用的是一块玄武岩和一块生铁,如果岩石中含有硫磺会更容易出火花儿。这几天我正好在家给一块花岗岩掏洞,找了根铁凿子,叮叮咣咣,也能产生不少火花。只要把引火物放在火花溅起的地方,就能够取火了。
实际上用这类取火器材远没有影视作品里面那么轻松,点不着是常有的事。原因很简单,少量的金属铁在摩擦时脱落,并且因为摩擦的高温被氧化从而产生火花儿,这个时候如果化学反应无以为继,自然就终止了,但我们没有办法保证火花儿正好就能让引火物正好发生反应。打个比方,你在追求一个女孩,趁着下雪天玩个浪漫,攒了一夜的尿,准备去写三个字,尿量是够的,这是热力学允许的。但是,万万没想到,尿结石……
铝箔的燃烧其实就是这么个问题,它的产物是氧化铝,会形成致密的氧化膜覆盖在铝的表面,这就阻隔了铝和氧气的进一步反应。
但是,氧化物从形成到转化为“致密的氧化膜”,这也是有时间的,不是说一生成就致密了,所以,一旦氧化反应快到产物来不及板结的程度,反应就可以持续了。
正所谓,只要跑得足够快,阻力就追不上我。
除了增加氧气的浓度以外,直接增加空气的压力也是一种办法,比如10个大气压,一样能点着铝箔。
此外还有一种办法,那就是通电,电化学反应速度也是可以很快的。
把铝箔做成铝粉,增加了铝和氧气接触的面积,反应当然也是加快的,这也就是比表面积增加后的效果。其他也有否定这一点的,然而道理却是说不通的。可燃物无论辐射率高低,也不管热传导系数如何,只要颗粒变小,燃烧都会变得更容易,这说明尺寸的影响不可能被忽略,比表面积增大是让反应顺利进行的重要原因。
反过来说,只要能够一直清除氧化铝,那么反应也可以持续下去,即便反应速度并不快。相信很多人都知道,飞机上不能带水银温度计,原因就是水银会对铝合金造成致命危害,因为水银会溶解铝,所以铝的表面就无法再生成致密的氧化膜,只能任由氧气玩弄。这个反应在常温下进行,比燃烧慢多了,但是很持久。
但是,说到这儿还有个最基本的问题没有解决,铝的氧化反应是怎么启动的?解决了这一点,就不难知道铝粉为什么更容易被点着。
铝粉的燃烧试验在军工及航天领域还是挺重要的,所以研究资料不少,特别是有一些统计学方面的研究,很有深度,只是公式太复杂,我也没办法完全领会。
简单来说,铝在燃烧前,首先会熔化成液态,而液态物质在表面张力的作用下会倾向于形成球形。但是即便是颗粒状的铝粉,原本的形态也不可能是球形,在加热的条件下,要想维持角动量守恒,那么铝粉就会发生旋转,而最外层没有熔化的氧化铝薄膜就成了阻尼的来源。
这个状态,其实很像微缩的地球,内部是熔岩,外层是地壳。就像熔岩会造成火山喷发一样,不断旋转的铝粉,表面的氧化膜也会被挤出一些小口子,反应于是就启动了。从这个模型也不难看出,粉末状的铝,显然比铝箔更容易被引燃。
当铝粉足够细的时候,速度很快,就好像火山喷发了之后,拉开的伤口始终不能结痂,反应不会停止,温度越来越高,又加剧了反应的进程,所以铝粉一旦被点燃,往往就是不可控并导致爆炸的后果。
这个模型,和气溶胶并无关系,实际上,气溶胶一般是纳米材料或者几微米的尺度,这时的颗粒物可以在空气中比较稳定地漂浮,就像液体里的胶体一样。我们平常所说的PM2.5,指的是2.5微米直径以下的颗粒物,这可以说是气溶胶。
我此前做一个项目用到的气溶胶二氧化硅,粒度分布在0.1微米到1微米之间。而大多数研究所用的燃烧铝粉都是几十微米到几百微米,根本不可能形成所谓的“气溶胶”。所以,用气溶胶来解释铝粉燃烧的原理,没有依据。
总结一下——
1、铝箔不能被点燃,是因为动力学上存在障碍,反应不能持续地进行,如果速度足够快,避免产物氧化铝的板结,燃烧就可以发生。
2、因为比表面积增加的缘故,铝粉与氧气的接触面积大,可以点燃。
3、铝粉相比于铝箔,也更容易被点着,所以铝粉的危险系数非常高。
如果没有专业设备保护,一定不要尝试金属燃烧的实验,铝、铁等金属燃烧起来比钠、钾之类的碱金属更可怕。

【民警许宜黎:踏石有印,抓铁留痕,在逐梦路上镌刻成长箴言】

许宜黎,男,汉族,1986年11月出生,信阳市固始县人,中共党员,大学本科文化程度,现任固始县公安局经侦大队一中队侦查员、固始县丰港乡付寨村扶贫驻村工作队长,一级警司。

今年是他参加公安工作第十二个年头,也是他从警第十年。想起当初穿戎装、进警营的画面,许宜黎说仿佛还在昨天。10年的从警之路,他一直坚持在执法办案的第一线。谈起往日侦破的案件时,他总是温和的笑笑说没有故事好讲。但见过许宜黎的人都说,他身上有股劲!

有个情愫:
他来自农村,学成后,把所学的知识留给那里

2007年大学毕业的他,原本在一家集团公司工作,收入相当可观,但是他毅然选择了离开, 2009年9月通过全省组织的公开选聘高校毕业生到村任职考试并任职上岗,担任固始县段集乡汪旱庄村党支部书记助理。

任职后,他充分利用大学所学知识,结合该村实际,主动当起了宣传员、助理员、勤务员、调研员、统计员、调解员,不但自己在农村得到了锻炼,而且促进了该村和谐发展,深受干部群众好评。

立足专业特长,当好各项惠农政策的宣传员。进村工作后,他结合该村发展状况和村民的需求,将与农民群众密切相关的政策整理摘编,利用会议、板报、走村入户、深入田间地头等进行宣讲,为村民答疑解惑。及时将党的各项惠农政策以及有关生产、生活、文化等方面的知识宣传到农户。

把握村情实际,嘴勤、手勤、腿勤,当好村级事务的助理员和人民群众的勤务员。由于农村合作医疗工作政策启动不久,加上个别群众对合作医疗政策不了解,不愿意参与,使这项工作一时陷入了僵局。他多次深入群众家中,宣传政策,以身边实际事例,讲述加入合作医疗的好处,动员群众积极参与,对确实一时缴不起合作医疗款的农户他主动垫资缴纳,在他的努力下,参合率达99%,使该村村民的生命健康得到了强有力的保障。

多做事,做实事,当好村级各项工作的调研员。他深入田间地头、群众家里,与村干部群众促膝谈心,很快就熟悉了村情民情,融入当地生活,得到了群众的拥护和支持。他对村土地面积、人口、党员、村组干部、劳力以及外出务工人员、享受低保人数、致富户、困难户等情况进行了深入的调查研究,掌握了全村的第一手资料,为村务决策提供依据。

有个梦想:
穿戎装、进警营,打击犯罪,促进社会和谐

从小就有个梦想,当个警察,抓坏人。

2011年9月份正值中央政法体制改革,面向社会大学生及服务基层人员招录政法干警,他毅然决定进警营、穿戎装,最终通过层层选拔,成为一名人民警察。

入警工作10年来,一直坚持在执法办案的第一线,特别是2017年公安部部署开展打击侵犯知识产权犯罪“云端战役”专项行动以来,面对基站线索少、可用资源乏、技术设备落后的严峻形势,他紧紧围绕行动指示精神,紧扣“信息化建设,数据化实战”理念,坚持以情报导侦为主要手段,忠实履行护航经济发展职责,以深入推进“云端行动”为主线,强化大要案侦破和追赃挽损。

打击伪劣卷烟专项行动中查获各类伪劣卷烟2400余条,捣毁制造假烟窝点2处,仓储窝点3处,惩治链条式、家族式制、售假卷烟团伙犯罪2个,合计抓获犯罪嫌疑人16人;打击假酒专项行动中查获各类伪劣酒水4500余件,合计抓获21名违法犯罪嫌疑人,捣毁5处制假窝点及大量制假设备,扣押3辆涉案车辆。取得了集中打击侵犯知识产权犯罪的重大战果,赢得了省厅、市局专门贺电表扬。

他不仅在“云端行动”中表现突出,同时在其主业方面更是取得骄人战果,先后侦破较有影响的各类大型金融、商业诈骗类案件、非法集资类案件等,为群众挽回经济损失数千余万元;为护航固始县经济发展、保障群众利益做出了突出贡献,先后荣获个人三等功2次,个人嘉奖1次,所在的中队也被授予集体三等功1次,2017年被固始县公安局授予“十佳办案能手”荣誉称号、固始县消费者协会授予“消费维权能手”荣誉称号,2019年被授予固始县首届五四青年奖章。

有个心愿:
愿意为脱贫攻坚出把力,让人民过上好日子

2018年5月他得知将从单位选派一批优秀青年干警参与扶贫工作,他主动请缨,并顺利通过组织的考察成为脱贫攻坚战中的一员,再次回到了广阔的农村,现任丰港乡付寨村扶贫驻村工作队长。

丰港乡付寨村全村总面积7.1平方公里,耕地面积5300亩,水域面积2600亩,付寨村农业生产主要以水稻、小麦、油菜、花生、玉米为主,全村总人口1541户5026人,在固始县是为数不多的大村,该村还属于全县基层党组织软弱涣散村、信访不稳定村,他积极走访党员、干部、群众、贫困户,通过走访、调研、慰问、座谈方式,紧紧围绕精准扶贫工作大局,严格执行“六天五夜”驻村工作制,有效推进精准扶贫工作,切实做到了扶真贫、真扶贫。

他以党建工作为抓手,以党建扶贫带动精准扶贫,精心制定扶贫规划,开展思想教育扶贫:“扶贫先扶志,治穷先治愚”,积极宣传党的富民惠民政策,树立群众的脱贫信心,利用各种条件,采取入户走访、入户宣传、乡村夜话等方式,积极宣传党的方针政策,突出工作的指导思想和党的富民惠民政策,让群众真正明白惠在何处、惠从何来,不断增强党的感召力、祖国的向心力和中华民族的凝聚力,及时掌握贫困户思想动态,了解他们的生产生活中的实际困难,积极引导他们发展生产,树立贫困户脱贫致富的信心。

他主动作为,争取资金20余万元,用于该村组道路亮化工程,为村民夜晚出行提供安全保障,面对村民激动的心情,许宜黎总是说:“这是都是我应该做的”。

驻村时期,他活学活用,把干警的知识又运用在实际生活中去。“如何有效解决老百姓日常生活矛盾,是摆在他驻村中一道绕不过去的必答题。如何真正提升群众的生活的满意度?必须学会借力。”出于这样的考虑,许宜黎经常风风火火地投入到老百姓矛盾调解之中化解矛盾。他走进村、组,来到群众身边,普及有关法律常识,又同时积极参与调解指导,提升基层社会治理。

作为一名十年的人民警察驻村,让他们的矛盾升级,甚至对薄公堂,我也做批评与自我批评,许宜黎注重以调解方式“柔性司法”,最大程度化解老百姓的心结,实现三个效果有机统一。

一起相邻纠纷中,涉案房屋布局存在一定缺陷,被告擅自改变门窗开口方向,将厨房排烟管道对准原告家,使原告苦不堪言,双方多次协商无果后闹到了法院。考虑到“远亲不如近邻”,许宜黎主动邀请村里有威望的家族人一起上门调解。现场查看、析法明理、“背靠背”调解……一套“组合拳”下来,他在原被告两家之间来回跑了十几趟,终于促使双方当场达成调解协议。原告感激不已,直夸他“真正为老百姓着想”;被告也在他的释法析理下,认识到自己的行为不当,承诺恢复门窗原有格局,双方握手言和。“如果我不干警察,我也不会用法说服老百姓,这得借力。”许宜黎如是说。

昔日的涣散村变成了如今的红旗村,全村群众的安全感、满意度均得到了大幅提高,驻村以来扎实的工作,换来了顺利通过各级扶贫检查验收。

有个信念:
只要党有需要,义无反顾

去年,面对突如其来的新冠疫情,随之全国打响疫情防控阻击战,他扶贫所在的村有很多在湖北务工的群众,作为公安局驻村扶贫人员,他坚守岗位,冲锋在前,深入村组,逐户走访,严格落实执行联防联控措施,带领村两委查控隔离湖北返村人员21户52人,封停湖北牌照车辆20余辆。随着疫情缓解,为保障复工复产工作有序开展,对大量离村返城务工人员逐一登记造册,测量体温,完善健康证等各项证明,确保本村500余人顺利返城务工。

这一年,疫情之后,又发生洪涝灾害,防洪形势非常严峻。

7月份,固始县境内连降暴雨,多条河流水位暴涨,位于史河段固始县丰港乡新台子史河大堤出现严重管涌,堤坝已经出现下陷迹象,大堤上的房屋已经有明显裂痕,低洼处的积水快速上升,此次管涌处南北长约1公里,一旦决口,整个丰港乡十个村将被洪水吞噬,形势十分危急,他扶贫所在的村距离管涌处直线距离也就几百米,更是危急万分,险情就是命令,从返现管涌开始,他就按照党委政府的安排,克服路况复杂、道路中断、漆黑道路,逐户宣传、逐户动员,共劝离200余户400余名群众,及时挽救群众的生命财产安全。

许宜黎,一名心系百姓的大学生村官,一名执法如山的人民警察,一名助力脱贫的“村干部”,一路上踏石有印,抓铁留痕。他熟悉农村味道,知道在哪用力;他懂得职业的神圣,明白他是谁,为了谁。

他从这里收获坚韧,积蓄信心,磨砺品性,有勇气、有决心去担当、去践行头顶上那枚赋予他神圣的职业使命,砥砺前行,继续在为自己的信念做一个追光者、逐梦人!

在成长的道路上留下的不仅仅是对这片热土的热爱,更重要的是镌刻成长箴言。


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