Miksi puu ei sula

Jesse, rakastan tätä kysymystä. Kaikki tuntuvat tietävän, että asiat ovat kiinteitä tietyissä lämpötiloissa. Jos niitä lämmittää, niistä tulee nestettä. Lämmittämällä sitä edelleen aine muuttuu kaasuksi. Tämä luonnontieteiden alkeistodellisuus on jokaisen peruskoululaisen mainosvaatimus tiedemessuilla. Jossain vaiheessa jokainen varttunut ihminen kuitenkin katsoo palavaa nuotiota ja kysyy: ”Hei, mistä se johtuu?”

Melvin halvoilla paikoilla huutaa: ”Helpoin vastaus on, että puun palamislämpötila on alhaisempi kuin sen sulamislämpötila, duh!”. Kun taas poliittisesti epäkorrekti stereotyyppinen jock vastaa: ”Lol, whut?”

Puun sulamisen ongelma pyörii sen ympärillä, mitä palaminen on ja missä lämpötilassa puun palaminen tapahtuu. Palaminen, joka tunnetaan myös nimellä palaminen, on yksinkertaisesti kemiallinen reaktio, jossa palava materiaali (tässä tapauksessa puu) hapettimen (yleensä tulen ympärillä oleva ilma) läsnä ollessa muuttaa kemiallista koostumustaan ja hajottaa materiaalin muiksi kemikaaleiksi. Prosessi on eksoterminen. Näin ollen valoa ja lämpöä voi vapautua.

Puu koostuu pääasiassa selluloosasta, ligniinistä ja vedestä. Kun puu palaa, se hajoaa tuotteiksi, kuten puuhiileksi, vedeksi, metanoliksi ja hiilidioksidiksi. Toisin kuin vesi, joka muuttuu takaisin jääksi, jos puun palamisesta syntyviä tuotteita jäähdytetään, se ei tietenkään muutu takaisin alkuperäiseen koostumukseensa. Näin ollen kaikki tuhka jää takkaasi sen romanttisen illan jälkeen, jonka olet viettänyt erityisen rakkaasi kanssa.

Kaikilla palavilla materiaaleilla on luonnollinen lämpötila, jossa prosessi alkaa tapahtua. Mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeammaksi prosessi muuttuu (yleensä). Jos tämä lämpötila on alhaisempi kuin lämpötila, jossa materiaali sulaa, kyseinen materiaali ei koskaan (luonnostaan) sula, koska se vain muuttuu muiksi kemikaaleiksi.

Puu aloittaa pyrolyysiksi kutsutun prosessin noin 500-600 celsiusasteen lämpötilassa. Pyrolyysi on myös eksoterminen reaktio, joka on yleensä itseään ylläpitävä. Näissä lämpötiloissa puusta alkaa vapautua jopa 100 kemikaalia, kuten metaania ja metanolia (samaa ainetta, jota käytetään bensiinin lisäaineena), jotka alkavat palaa. Kun nuo kemikaalit alkavat palaa, ne nostavat lämpötilaa ja jäljelle jäävä hiili (palaneet mustat palat, jotka ovat läsnä tulen sammuttua) alkaa edelleen hajota, esimerkiksi kalsiumia, kaliumia ja magnesiumia.

Tässä vaiheessa Melvin saattaa taas ponnahtaa esiin ja sanoa: ”metanoli on huoneenlämmössä nestemäistä ja muut kemikaalit, kuten magnesium ja kalsium, voivat olla nestemäisiä, joten puu voi siis sulaa.” Minä sanon, että ole hiljaa. Kun nuo asiat ovat läsnä, aine ei ole enää puuta, ei sinänsä oikeastaan sulanut puu.

Jos pidit tästä artikkelista, saatat myös nauttia uudesta suositusta podcastistamme, The BrainFood Showsta (iTunes, Spotify, Google Play Music, Feed), sekä:

• Alkoholi ei oikeasti ”kypsenny” ruoasta useimmissa tapauksissa
• Miksi sinun ei yleensä pitäisi laittaa metalleja mikroaaltouuniin
• Palopostin värit todella merkitsevät jotain
• Nero ei viulunsoittoa, kun Rooma paloi
• Miten savuhälytin toimii

Bonusfaktat:

• Puun täydellinen palaminen on lähes mahdotonta. Älä huoli. Juuri tämä epätäydellinen palaminen mahdollistaa tulen syntymisen. Epätäydellisen palamisen sivutuotteet itse asiassa palavat ja mahdollistavat pyrolyysin jatkumisen, jolloin saamme loistavan energialähteen hot dogien paistamiseen. Jos puu palaisi täysin täydellisesti, ainoat sivutuotteet olisivat hiilidioksidi ja vesi.
• Puu palaa alhaisemmissa lämpötiloissa kuin siinä pisteessä, jossa pyrolyysi sallii sen antaa meille jatkuvasti näkyvän liekin. Puu hiiltyy hitaasti 248-304 celsiusasteen välillä. Vähän vettä sisältävä lahoava puu syttyy myös 304 asteessa, kun taas eri puulajit syttyvät yleensä 374-500 asteen välillä, riippuen puun kemiallisesta koostumuksesta.
• Siltä varalta, että mietit, mikä saattaisi saada puun syttymään, tässä on muutamia yleisiä asioita, joita käytetään tulen sytyttämiseen, ja niiden keskimääräinen lämpötila, jonka niiden lämpö luovuttaa, Fahrenheitissa.
  • Tuuletetut savukkeet- 752-1,436
  • Tuulettamattomat savukkeet- 550
  • Matskut- 1,112-2,552
  • Kynttilänliekit- 1,112-2,552
  • Sähköinen kipinä- 2,400
  • Sähkökaari- Jopa 6782
  • Salama- 54,000
• Suurin osa puusta koostuu noin 50 % hiilestä, 44 % hapesta ja 6 % vedystä. Pehmeämmissä puissa on yleensä enemmän hiiltä ja vähemmän happea kuin kovemmissa puissa. Jopa 85 % puun massasta ja 60 % sen lämmityspotentiaalista sisältyy kaasuihin, joita syntyy, kun puu palaa pyrolyysistä.
• Valtion palontorjuntaviraston (National Fire Protection Agency) mukaan Yhdysvalloissa oli 370 000 asuntopaloa vuonna 2011. Ne aiheuttivat 13 910 loukkaantumista ja 2 520 kuolemantapausta. Niiden aiheuttamien vahinkojen välittömiksi kustannuksiksi arvioitiin 6,9 miljardia dollaria. Ruoanlaitto on suurin syy asuntopaloihin, sillä 42 prosenttia tulipaloista syttyy keittiössä. Vaikka 7 prosenttia tulipaloista sai alkunsa makuuhuoneessa, 25 prosenttia kuolemantapauksista oli seurausta näistä tulipaloista. 24 % kuolemantapauksista johtui olohuoneesta, perhehuoneesta tai työhuoneesta alkaneista tulipaloista, vaikka niiden osuus oli vain 4 % tulipaloista.
• 60 % kotipalokuolemista tapahtui kodeissa, joissa ei ollut toimivia savunilmaisimia. Hankkikaa ne, ihmiset! Monilla palokunnilla on ohjelmia, joissa jaetaan ilmaisia savunilmaisimia ympäri vuoden. Soita niihin ja kysy. Jos he tekevät niin, he yleensä myös asentavat ne sinulle! Nyt teillä ei ole enää mitään tekosyytä olla hankkimatta sellaista.

Laajenna viitteitä varten