當(dāng)我們拿著打火機對著75%的酒精消毒液點火,會發(fā)現(xiàn)火焰“啪”地閃了一下就滅了,難道是酒精濃度不夠?
實際上,75%的酒精不僅能消毒,還真的可能被點燃,但關(guān)鍵在于“條件”。2020年某實驗室曾做過一次對比實驗:將95%的醫(yī)用酒精和75%酒精分別倒入淺盤,用點火器靠近。95%的酒精迅速燃起藍色火焰,而75%的酒精雖然短暫著火,卻很快熄滅,液體表面甚至結(jié)出一層冰晶般的白霜。這種“冰火兩重天”的現(xiàn)象,是一種化學(xué)作用導(dǎo)致的。
酒精的主要成分是乙醇,它能燃燒的本質(zhì)是乙醇分子與氧氣發(fā)生劇烈反應(yīng)。
但75%酒精中還有25%的水分,當(dāng)火苗接觸液體時,乙醇會率先蒸發(fā)形成可燃蒸氣,而水分則像“拖后腿的隊友”,不僅稀釋蒸氣濃度,還在蒸發(fā)時瘋狂吸熱,實驗測得,1克水蒸發(fā)需要吸收2260焦耳的熱量,相當(dāng)于5克鐵從500℃降到室溫釋放的熱量!這就能解釋為什么實驗中75%酒精燃燒時會結(jié)霜:水分蒸發(fā)瞬間帶走了大量熱量,導(dǎo)致液體溫度驟降,甚至讓周圍空氣中的水蒸氣凝結(jié)成小冰晶。這種“自我冷卻”機制,讓火焰在啟動的同時就被“釜底抽薪”。
有人會問:“既然75%酒精能短暫燃燒,為什么噴在空氣中卻點不著?”這里涉及到一個反直覺的概念——蒸氣云濃度。
乙醇要想燃燒,空氣中的蒸氣濃度必須達到3.3%-19%的爆炸極限。當(dāng)我們對著空氣噴灑酒精時,乙醇分子會迅速擴散,就像一滴墨水滴入大海,根本無法形成局部的可燃濃度。反倒是密閉空間里泄漏的酒精蒸氣,一旦遇到電火花就可能引發(fā)爆燃,這就是為什么化工廠嚴禁攜帶火種。
酒精的燃燒還講究“姿勢”。
如果直接將打火機伸入酒精容器內(nèi)部,火焰可能因為缺氧而熄滅;但若是將酒精倒在棉布上,纖維的毛細作用會讓乙醇持續(xù)滲出,水分卻被部分吸附,此時點火就會看到穩(wěn)定的燃燒。古人在沒有打火機的年代,正是用浸透白酒的棉線做成長明燈。戶外愛好者常用的酒精爐為何能長時間燃燒呢?市售固體酒精通常將乙醇濃度控制在90%以上,并添加硬脂酸作為凝固劑——過高的濃度雖然易燃,但燃燒速度太快;加入水分和凝固劑后,反而能延長燃燒時間。
75%酒精雖然不易燃,但并不意味著就沒有危險。
2021年某餐廳曾發(fā)生一起事故:服務(wù)員在未熄火的酒精爐中直接添加液體酒精,飛濺的酒精蒸氣瞬間爆燃,導(dǎo)致多人燒傷。這提醒我們,即便是“不易燃”的75%酒精,在特定條件下(如高溫環(huán)境、密閉空間)依然可能化身隱形殺手?;氐阶畛醯膯栴},75%酒精究竟能不能點燃?答案既非絕對肯定,也非完全否定。科學(xué)告訴我們,燃燒需要同時滿足可燃物、氧氣、溫度三要素,而現(xiàn)實中的變量很多,如空氣流動速度、容器形狀、液體暴露面積等,這些細節(jié)的差異,可能讓同一瓶酒精在廚房灶臺上安靜如常,卻在實驗室里火光沖天。
這也解釋了為什么疫情期間消防部門反復(fù)強調(diào):不要大面積噴灑酒精消毒。
2020年武漢某市民在廚房噴灑酒精后開火做飯,瞬間引發(fā)爆燃,窗戶玻璃都被震碎。事后檢測發(fā)現(xiàn),當(dāng)時空氣中的酒精蒸氣濃度達到了4.2%,正好位于爆炸極限范圍內(nèi)。