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Vast, Warm and Elegant

漂亮的锈铁球

我小的时候,生活在一个军队大院里。大院的汽车场有一个修车的车库,我常常在车库中翻捡废弃的零件当做玩具,最高兴的,就是能发现废弃的轴承。轴承中有圆滚滚的滚珠,是很好的玩具。滚珠是铁质的,如果发现的及时,还没生锈,那么我就拥有了亮闪闪的大铁球,这在小朋友的群体中,是非常值得炫耀的。但更多的时候,我找到的铁球都已经锈迹斑斑了,不再好看,只好扔掉。

当年的我,如果看过下面这篇文章的话,一定不会这么做,因为生锈的铁球有更亮丽的一面。

 

材料:2个生锈的铁球,铝箔纸

 

方法:

 

一,用铝箔纸把一个生锈的铁球紧紧地包裹起来。

 

二,一只手拿好这个包好的铁球,另外一只手拿那个没包的锈铁球。

 

三,快速大力地让两个铁球相撞,你会看到什么?火星四溅!相撞的速度越快、力量越强,呈现出的火星就越耀眼。

 

四,观察被撞后的铝箔纸,你会发现相撞的地方,破了一个小口,再换一个方向,让两个铁球继续相撞。每次相撞之前,都要保证相撞处有铝箔纸,而不能让两个铁球直接接触。

 

游戏原理:

 

你看到的四溅的火星实际来自于一种铝热反应。这个反应的过程中,会释放大量的热,温度可高达3000摄氏度。铝热反应发生的基本条件是,要有金属氧化物与燃料。刚才的游戏中,铝箔纸中的铝充当了燃料,而生锈的铁球就是金属氧化物——我们平常叫“铁锈”的那种物质的化学名字叫做“氧化铁”。所以,这个游戏用没有生锈的铁球做,是不行的。

 

只满足了基本条件,还不能发生铝热反应。这时候,还需要给反应物一个高温度才行。摩擦生热的道理大家都懂吧?当两个铁球相撞的时候,会产生大量的摩擦力,由于接触的面积小,热量就集中在这一小块面积上释放了,温度会异常迅速地提升,就启动了铝热反应的进行,火花四溅!

 

游戏升级:你还可以在两个生锈的铁球之间放一张纸,让两个铁球相撞的时候接触到纸,会发生什么现象?你能用我们学过的知识来解释为什么在生锈铁球相撞过的纸上,会留下烧焦的小洞洞?

 

游戏拓展:

 

人们根据铝热反应的特点,发明了焊接法。你肯定见过这样的场景:工人们利用焊接将笨重的金属构件拼接在一起,建成万吨游轮、跨海大桥、摩天大楼……没想到吧?我们身处的钢筋水泥的城市丛林,竟然和你手中的锈铁球有着千丝万缕的联系呢。

 

草稿:段玉佩 2017年6月1日

 

参考资料:https://www.stevespanglerscience.com/lab/experiments/thermite-reaction/

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