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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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[what if]第97期:燃烧的花粉  

2014-07-17 19:49:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:一起剥坚果

提问:

假如你在某个春日里心情一好引燃了漂浮在空气中的花粉会怎么样?我知道这样是在作死,但后果到底是什么?

—— Jessica Thornburg

回答:

首先我们得确定花粉是不是可燃的。有些问题呢最好的答案来自于正经的学术研究,但另一些问题可以通过在Youtube上搜索来快速解决。答案是肯定的,花粉极度易燃。

(警告:在继续往下讲之前,我想指出美国大部分地区目前极度干燥,火灾一触即发,而野火——90%的野火由人类引起——每年都会使许多消防员牺牲。所以请绝对不要试图点燃花粉。)

嗯,现在我们回归正题。

火是什么?

wpid-14007382272-2014-07-17-17-49.gif

(火到底是啥?能吃吗?我们也不知道)

很多物质在接触空气时会发生氧化,比如香蕉会腐烂,铜器会发绿,钢铁会生锈等等。而燃烧也是一种氧化反应,换言之,汽车一直在发生氧化反应,我们只是控制它不要整辆车都烧起来。

wpid-car-2014-07-17-17-49.png

(不过汽车着火和汽车生锈发生氧化反应的部件一般是不同的)

燃料的表面积越大,像氧化这样的反应速率就越快。[1]你把一个物体分解的越小,加在一起的表面积就越大,这意味着灰尘的表面积就非常大,因而灰尘是高度易燃的。即使是像糖果、牛奶或铁[2]这样正常情况不易燃的物体在转化成粉末状态后也能够发生剧烈的粉尘爆炸。所以花粉也是可以爆炸的,你在Youtube上搜到的关于花粉燃烧的视频其实表现的都是小规模的粉尘爆炸。

物体燃烧时会释放出能量,于是我们回到Jessica提的问题上来:如果空气中的花粉突然都起火了会怎么样?

每个有着季节性过敏的人都会告诉你花粉真的是无处不在,而每个季节性过敏又踩着高跷的人都会告诉你,即使在离地几百米的地方还是会有高浓度的花粉。[3]

wpid-stilts-2014-07-17-17-49.png

(“我觉得一切都好。” “你说啥?” “我说我觉得……算了不说了”)

花粉燃烧的时候也会释放出能量。一克的花粉燃烧释放出的能量约为15-28千焦,意味着满满一手的花粉所蕴含的的能量和一个汉堡差不多。

wpid-eating-2014-07-17-17-49.png

(我觉得我就像只蜜蜂一样,因为花粉老直接钻进我的裤裆里。)

花粉颗粒的质量约在10^-9克这个数量级上。在那些花粉密度很高的区域,每立方英尺空气中所含的花粉颗粒数量可能有成千上万。不过就算像Jessica设想的那样很不幸的都烧起来了,也不会产生什么影响,顶多就是让空气的温度上升几分之一度,仅此而已。[4]

至于为什么不会发生剧烈的爆炸,那是因为花粉分布地太散了。那么……如果我们本着作死的态度把花粉都收集在一起呢?

如果你把整个美国上空所有的花粉都收集起来,堆成巨大的一堆然后一起点燃,这将会在极短时间内释放出10^13焦耳这个数量级的能量,约相当于一个迷你型核武器的威力。

wpid-mushroom-2014-07-17-17-49.png

(难不成我们需要6000吨氯雷他定[一种抗过敏药物]?)

所以你该这么看待这个事实:季节性过敏确实不招人喜欢,但事情其实可以变得更糟。

  • 注1:这也是曼妥思放到可乐里去后会产生剧烈反应的原因之一,虽然在具体一点的原理有些无聊复杂。
  • 注2:《糖果、牛奶和铁》是我自费出版的一本书,是为了跟进Jared Diamond的《枪、细菌和钢铁》,但似乎不怎么大卖。
  • 注3:西班牙的一项研究发现花粉浓度在离地600米范围内随高度递增。后来麦迪逊一所高校的一群狂热的火箭爱好者发现在前几百米内花粉浓度逐渐增加,随后在更高的高度大幅降低。(嗯,它们在火箭上装了两个名为“蜜蜂”的花粉传感器。)
  • 注4:不过对于那些搬运花粉的蜜蜂来说可不是件好事。
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