隱藏在每一撮粉末中的危險:為什麼某些粉末可能引發爆炸?

粉末是一種由許多非常細小的顆粒組成的乾燥固體,當搖動或傾斜時,它們可以自由流動。粉末是一種特殊的顆粒材料子類,儘管有時「粉末」和「顆粒」這兩個術語會被用來區分不同類別的材料。尤其是粉末通常指那些顆粒較細的顆粒材料,因此更容易在流動時形成團塊。而顆粒則是指那些顆粒較粗的材料,除非在潮濕的情況下,否則它們不會形成團塊。

許多製造的產品都以粉末形式存在,例如麵粉、糖、研磨咖啡、奶粉、複印機碳粉、火藥、化妝粉以及某些藥品。

在自然界中,塵土、細沙、雪、火山灰和月球表層的土壤也是粉末的例子。由於粉末在工業、醫療和地球科學中的重要性,許多化工工程師、機械工程師、化學家、物理學家、地質學家及其他研究人員都對粉末進行了詳細研究。

粉末的機械性質

通常,粉末的密度變化範圍遠大於粗顆粒材料,因為它們可以被壓實或鬆散。當撒下粉末時,可能會非常輕盈和蓬鬆;而當粉末被震動或壓縮時,則可能變得非常密實,甚至失去流動能力。而粗沙的密度則不會有顯著變化。粉末的團聚行為源自於分子範德瓦力,使個別顆粒彼此粘結。

這種力不僅存在於粉末中,也存在於沙子和砾石中。但在這些較粗的顆粒材料中,顆粒的重量和慣性遠大於非常微弱的範德瓦力,因此微小的粘結對材料的整體行為並不具有主導作用。

唯有當顆粒非常小且輕時,範德瓦力才會變得顯著,造成材料像粉末一樣凝聚。流動條件與黏著條件之間的交叉點可以藉由簡單的實驗來確定。此外,粉末的許多行為也在所有顆粒材料中是共通的,包括分離、分層、卡住、解卡、脆弱性、動能損失、摩擦剪切、壓實以及瑞諾茲稀鬆度現象。

粉末的運輸

粉末在氣氛中的運輸方式不同於粗顆粒材料。一方面,微小顆粒相比於其周圍氣體的阻力,幾乎沒有慣性,因此它們會隨著氣流移動,而不是直線運行。因此,粉末可能成為吸入危險。較大的顆粒無法穿過人體鼻腔和鼻竇中的防禦,但卻會撞擊並粘附到粘膜上,身體隨後會把粘液推出體外以排除這些顆粒。

相反地,較小的顆粒則會一直進入肺部,而無法排除。長期接觸某些粉末而未提供足夠的呼吸防護,可能導致嚴重並且有時致命的疾病,如矽肺病。

此外,如果粉末顆粒小到一定程度,可能會在空氣中懸浮很長一段時間。空氣分子的隨機運動和湍流提供的向上力量,可能抵消重力的向下推力。而較粗的顆粒則因為太重而會立即掉落到地面。擾動後,塵土可能形成巨大的塵暴,跨越大陸和海洋,然後再沉降到表面。

爆炸風險

許多常見的工業粉末是可燃的,尤其是金屬或有機材料,如麵粉。由於粉末具有非常高的表面積,一旦點燃,就可以以爆炸的力量燃燒。像是麵粉廠等設施,若未採取適當的粉塵防範措施,將會非常脆弱。

一些金屬在粉末狀態下特別危險,尤其是釦鈦。

與其他物質的比較

一種膏體或凝膠在徹底乾燥後可能變成粉末,但在潮濕的情況下,它並不被視為粉末,因其無法自由流動。像是乾燥的粘土,雖然是由非常細小的顆粒組成的,但如果不經過壓碎,則不會被視為粉末,因為顆粒之間的內聚力過強,因此無法像粉末那樣自由流動。

液體的流動與粉末不同,因為液體無法抵抗任何剪應力,因此它不能在傾斜的角度上停留而不流動;而粉末則可以支持剪應力,因此可以顯示出一定的放攤角。

隨著科學技術的不斷進步,粉末在各行各業的應用也越來越廣泛,但這其中的潛在危險卻時常被忽視。這些粉末是否真得是我們想要忽略的危險呢?

Trending Knowledge

粉末與重力的對決:為什麼微小顆粒在空氣中飛舞,而砂石卻不會?
在自然界中,粉末與砂石的行為截然不同,尤其是在面對重力的影響時。小顆粒粉末在空氣中飄舞的現象引發了許多關於物質結構與物理特性的思考。這篇文章將探索粉末如何克服重力的束縛,而砂石卻無法如此自由飛舞。 <blockquote> 粉末是一類由許多非常細小顆粒組成的乾燥固體,當其被搖晃或傾斜時可以自由流動。 </blockquote>
你知道嗎?粉末如何因為微弱的分子力而凝聚成團?
粉末是一種由許多極細小顆粒組成的乾燥固體,當受到搖晃或傾斜時,能自由流動。粉末被視為顆粒材料的一個特殊子類別,儘管「粉末」和「顆粒」這兩個術語有時用來區別不同類別的材料。粉末特指那些細小的顆粒材料,因而在流動時更容易形成團塊,而顆粒通常指那種較粗的顆粒材料,除了在潮濕的情況下,一般不會形成團塊。 <blockquote> 許多製造商品以粉末形式存在,例如麵粉、糖、
粉末的隱藏魅力:為什麼這些微小顆粒能在工業中發揮巨大作用?
在我們的生活中,粉末形態的物質幾乎無處不在。從日常所需的食鹽、糖,到化妝品中的細緻粉末,這些微小的顆粒在不經意間影響著我們的生活與健康。然而,粉末的作用其實不僅僅局限於這些日常使用,它們在工業、醫療以及地球科學中所發揮的作用卻不可小覷。 <blockquote> 粉末是一種由多個非常細小的顆粒組成的乾燥固體,其特性使其在許多應用中具有優越的性能

Responses