很多人都有過這樣的經(jīng)驗:用煤爐燒水的時候,當水開了提壺的時候,如果有少量水灑到煤上,火就會猛地上躥一下。而如果水灑到木柴上,火一定會滅掉。這是怎么回事呢?我們來看看它的原理。
少量水灑到煤爐里的時候,火會變得更旺,原理就在水中。我們的生活離不開水,口渴了要喝水,洗衣服得用水,洗臉洗澡也需要水……水是由兩種元素化合而成的,而這兩種元素都是氣,一種是氧,一種是氫。這兩種元素神奇地化合在一起,不露半點馬腳,沒有一絲痕跡,就變成了水。如果想把它們分開來變成兩種氣體,是非常不容易的事情。但是這種神奇的本領(lǐng)被燒得透紅的煤所擁有。如果少量的水碰到它,就會被分解成兩種氣體。不過這兩種氣體并不是氧和氫,而是一氧化碳和氫。
為什么燒紅的煤炭能夠?qū)⒂蓺洹⒀鮾煞N元素合成的水分解成一氧化碳和氫呢?氧是最愛跟別的物質(zhì)化合的元素,當水遇到燒紅的煤炭,氧一被分解出來,就會立刻跟煤炭中的碳元素化合成一氧化碳。而氫和一氧化碳都能夠燃燒,一旦被水分解,這兩種氣體就會立刻燒了起來,所以火會燒得更旺。鐵匠化鐵總愛給火中加點濕煤,就是這個道理。
這真是非常有趣。水可以由兩種氣體合成,其中一種能起火,一種能助燃,但當它們變成了水之后,不但不能燃燒,反而可以滅火。其實,這就是“化學變化”,這種現(xiàn)象很多,每天每時我們都能遇到。比如:一大塊木柴燃燒之后變成一攤灰,一塊鐵氧化成了一捏就碎的粉末,一碗酒變成了酸醋……這些物質(zhì)在化學變化的作用下都失去了原來的影子,變成了性質(zhì)也完全不相同的另一種物質(zhì)。而化學正是研究各種各樣化學變化的科學。人類非常了不起,即使物質(zhì)能產(chǎn)生千變?nèi)f化,人們卻能追尋本質(zhì)找出它變化的原因和規(guī)律,還能利用這些規(guī)律讓它們順著人們的意志來變化。
煤是一種不可再生資源,它是由經(jīng)歷了復雜的生物化學和物理化學變化的埋藏在地下的古代植物所形成的固體可燃性礦產(chǎn)。作為一種固體可燃有機巖,植物遺體經(jīng)過生物化學作用被埋藏,再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變后變成煤,俗稱煤炭。世界上最早利用煤作為能源的國家就是中國。人們在遼寧省新樂古文化遺址中,曾發(fā)現(xiàn)過煤制工藝品,此外河南鞏義市也發(fā)現(xiàn)了西漢時用煤餅煉鐵的遺址。《山海經(jīng)》中的記載稱煤為“石涅”,魏、晉時期煤被稱為“石墨”或“石炭”。明代的時候,李時珍在《本草綱目》中第一次使用“煤”這一名稱。用煤較早的國家還有古希臘和古羅馬。約公元前300年,希臘學者泰奧弗拉斯托斯所著《石史》中記載了煤的性質(zhì)和產(chǎn)地,大約在2000年前古羅馬就已經(jīng)開始用煤加熱東西。
作為一種礦物,煤炭可以用作燃料或工業(yè)原料。古代植物在經(jīng)過生物化學作用和地質(zhì)作用后,物理、化學性質(zhì)被改變,就形成了由碳、氫、氧、氮等元素組成的黑色固體礦物。煤也是人們獲得有機化合物的源泉,煤焦油的分餾可以得到各種芳香烴、煤的直接或間接液化可以得到燃料油和多種化工原料。
作為一種燃料,早在800年前煤就已經(jīng)開始被人類使用。18世紀末的產(chǎn)業(yè)革命,人們就開始將煤作為工業(yè)生產(chǎn)的燃料。在蒸汽機的發(fā)明和使用之初,煤就作為工業(yè)生產(chǎn)的燃料被廣泛使用。煤給社會帶來的巨大生產(chǎn)力是前所未有的,為工業(yè)的向前發(fā)展起到了推動作用,隨后發(fā)展起來了如煤炭、鋼鐵、化工、采礦、冶金等工業(yè)。標準煤的發(fā)熱量為7000千卡/千克,熱量很高。煤炭因在地球上分布廣泛,儲量豐富,多數(shù)又比較容易開采,所以被廣泛應(yīng)用。
除了作為燃料得到熱量和動能之外,煤炭更大的作用是作為制取冶金用的焦炭和人造石油。人造石油就是煤焦油,它是煤的低溫干餾的液體產(chǎn)品。煤炭是一種非常重要的化工原料,經(jīng)過化學加工,可以制造出成千上萬種化學產(chǎn)品,我國很多中小氮肥廠都以煤炭作生產(chǎn)化肥的原料。煤炭作為多種工業(yè)的原料,對大型煤炭工業(yè)基地的建設(shè)非常重要,對我國綜合工業(yè)基地和經(jīng)濟區(qū)域的形成和發(fā)展也起著很大的作用。
除此以外,煤炭中還含有如鈾、鍺、鎵等許多放射性元素和稀有元素,它們多是半導體和原子能工業(yè)的重要原料。
對于現(xiàn)代化工業(yè)來說,不管是重工業(yè)還是輕工業(yè),無論是能源工業(yè)、冶金工業(yè)、化學工業(yè)、機械工業(yè),還是輕紡工業(yè)、食品工業(yè)、交通運輸業(yè),煤炭都發(fā)揮著重要的作用。煤炭被稱為工業(yè)的“真正的糧食”,所有工業(yè)部門在一定程度上都要消耗一定量的煤炭。
冬季燒煤為什么早晚不同?人們白天生火是為了加熱東西,而煤爐在夜里燒要封火,這不僅是為了加熱,更主要是為了保溫。封火會減少空氣的進入量,減慢煤的燃燒速度,這樣人們整個夜晚就不需要起床加煤了。而在白天并不適合封火,因為一旦煤的燃燒速度慢下來(這就是火燒不旺的原因),單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量就相對少,如用來燒水,水被加熱后會向空氣中散發(fā)熱量,這樣燒的時間越長,散發(fā)的熱量就越多。這樣一來封火就是浪費煤。因此,燒煤不是看時間,而是要看結(jié)果的。
1920年,朱自清曾寫有一首名為《煤》的詩,這是在寫作《羊群》之后不到一個月完成的。這是朱自清思想和創(chuàng)作發(fā)展歷程中一篇非常重要的作品,表明他在對人生、社會、道路的探索、思考后,有了新的發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)被深壓在地下底層的煤,是擁有巨大能量的。
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