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當金屬鈉與水相遇,除了爆炸還有什麼?

Zobot
・2015/02/20 ・1273字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

NEWCROP_balcony_explosion
Philip Mason

把一大塊純鈉金屬丟進水裡(危險示範,請勿嘗試),是許多人對國高中實驗課的共同回憶,或至少在第一次戴上護目鏡、穿上實驗衣之前,都曾有過「作實驗就是要火花伴隨一聲巨響」的想像。但可能正因為這個實驗太經典了,沒有人在計畫炸掉實驗室之餘還有心思去想化學反應的細節。

「鈉」身為「鹼金屬」一族,與同族的其他元素都以「容易起化學反應」著名,在常溫下為固態,硬度很低可以用刀子切開。因為鈉實在太容易反應掉了,平常很難看到純粹的鈉金屬,頂多每天吃到鹽巴中的氯化鈉。不過氯化鈉溶進水裡產生氯離子和鈉離子,跟金屬鈉不一樣,「鹽奶」會致命也不是因為吃下去會爆炸。

純粹的鈉金屬一碰到水就會劇烈爆開,讓我們放慢動作仔細看:一道電子流拋下鈉金屬,轉而與水交互作用,產生氫氣與其他物質,同時這個反應產生熱,高溫使鈉融化,又因為氫氣可燃,最後氫氣被點燃……先看到這裡,由布拉格捷克科學院(Academy of Sciences of the Czech Republic, ASCR)的化學家 Pavel Jungwirth 所領導的科學家們對這段描述不甚滿意。

「這個描述漏掉了一段。要產生爆炸,其中的化學物質必須混合得非常好,才能讓反應像滾雪球一樣越滾越大,而不是劈啪一聲就沒了。但是鈉金屬只有表面跟水接觸,只有外層的原子會反應,甚至反應出來的一層氫氣會在金屬表面分開鈉和水。這些都應該會讓反應慢下來,只會看到泡泡慢慢產生,而不是碰一聲大爆炸。」

要研究引爆細節,Jungwirth 和他的同事們首先必須「搞定」鈉與水的反應,否則每一次演示的結果都會不一樣,依據所用金屬塊體積或形狀的些微不同,有時候閃光一現,有時嘶嘶「熄火」。

他們改用液態的鈉鉀合金,這樣就能以固定的大小和形狀慢慢將金屬滴入水中。然後架好高速攝影機,準備以每秒幾千幅的頻率捕捉影像,最後穿好防護衣,往後站一步。

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Philip Mason et al.

攝影機捕捉到前所未見的畫面:反應開始後的百萬分之一秒內,鈉金屬表面突出幾千條尖刺穿進水中(Coulomb explosion)。研究人員推論,這是因為金屬的電子「逃竄」到水中,使金屬瞬間帶著很強的正電,於是彼此排斥撕扯而分開,看上去就像許多細小的針向外爆射出去一樣。

變形成針狀會增加金屬與水接觸的面積,產生更巨大的反應,研究人員也用電腦模擬再次確認,雖然限於電腦運算資源,模擬設定是用較少量的鈉。

鈉與水的化學反應屬於十九世紀的基本科學,這個主題在現代實在是不按牌理出牌。真要講應用性,可能有助於一些使用鈉金屬的工業去避免類似的爆炸,包含一些使用液態金屬作冷卻的核反應爐。問起 Jungwirth 作這個研究真正的動機是什麼?「應用是後面才想到的事,只是想要玩玩炸藥而已」。

參考資料:

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Zobot
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PanSci 實習編輯 | 主修大氣科學。喜歡弄文字、玩音樂。傾向自然,不管是拿來讀的那種,渾身散發出來的那種,還是可以去野餐的那種。

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肥料與炸藥的距離:硝酸銨為什麼會爆炸,炸裂時該怎麼求生?
linjunJR_96
・2020/09/15 ・2319字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 521 ・七年級

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編按:本文於 9/18 晚間調整內容。

常見的肥料如何瞬間成為能炸出蘑菇雲的爆裂物?若不幸遇到大爆炸時,哪些小動作能自救,提高存活率呢?

黎巴嫩貝魯特港口8月4日發生大爆炸,官方指與存放在港口的大量硝酸銨有關。By Mehr News Agency, CC BY 4.0

日前(8/4)黎巴嫩貝魯特港口發生的大爆炸案,造成 100 多人死亡,以及數千人受傷,港口幾乎被夷為平地,慘重的死傷以及爆炸引發的巨大蘑菇雲,引起全世界的關注。目前的調查將爆炸源頭指向堆積於港口的硝酸銨,總重約 2700 多公噸。

其實硝酸銨是常見的肥料,能為土壤提供重要的氮元素,只要去你家巷口的肥料行就能買到一大袋的硝酸銨,但這麼說來,如此容易取得的肥料其實都是潛在的炸藥?為什麼肥料也會爆炸呢?

拍婚紗照的時候遇上大爆炸,攝影師拍下天搖地動的瞬間。

硝酸銨肥料呈顆粒狀,溶解後釋出植物生長所需的氮

首先我們先來看看硝酸銨為何能當作肥料。它是由硝酸根離子和銨離子組成,其中的銨離子(NH4+)含有重要的氮成分;而氮是動植物不可或缺的重要元素,用於打造 DNA,葉綠素,以及各式各樣蛋白質等等,土壤中如果沒有足夠的氮元素,便難以種植農作物。

雖然空氣中有五分之四都是氮氣,可是這些氮元素無法直接被生物所利用。要靠特定細菌進行所謂的固氮作用,才能將氮以銨離子的形式儲存在土壤中,供植物吸收。

焦急的人類可等不了那麼久,於是便發明了自己合成的方法,也就是國中教過的哈伯法(Haber-Bosch Process)。哈伯法能在高溫高壓下將氮氣與氫氣轉化為氨,從此人類才能夠製造出農業所需的氮肥。

而硝酸銨是存放銨離子很經濟實惠的一個形式,於是被廣泛地生產與儲存作為肥料。硝酸銨肥料一般呈現白色顆粒狀,能夠在潮濕的土壤中溶解,釋出植物生長所需要的氮。

硝酸銨。圖/wikipedia

硝酸銨不會說爆就爆,但它會「火上加油」!

這麼常見的農業用品當然不會說爆炸就爆炸,因此一般而言,硝酸銨無法簡單地用撞擊來引爆,也無法直接作為炸藥使用,關鍵在其中的硝酸根(NO3),它有個危險的化學特性,就是喜歡搶別人的電子。

用更專業的說法就是它是個不錯的氧化劑;用比較好懂的說法就是,當周圍發生燃燒或爆炸時,它會第一個跑去火上加油。因此硝酸銨爆炸要發生,必須得先有一個小型的火源或引爆源。在貝魯特的事件中,專家研判或許與煙火意外有關。

一但硝酸銨暴露在火源或爆破之下,便會觸發激烈的反應,分解為水氣和二氧化氮,後者也就是某些影片中可以看到的橘色煙霧(硝酸銨會分解成水氣和一氧化二氮,但現場有其他物質,因此以目前資料看來橘色煙霧可能會是二氧化氮)。當上千噸的硝酸銨全部堆在一起,大量的氣體急遽膨脹,結果就是這起死傷慘重的巨大爆炸。

Embed from Getty Images

因為硝酸銨是重要的農工原料,經常被大量儲存,也因此歷史上曾有過無數次爆炸意外;另外由於其製造和取得相對容易,也在許多恐怖攻擊或軍事衝突中扮演主角。如此危險的化學特性,讓大部分的國家將硝酸銨列為管制品,一般硝酸銨的包裝上也會特別提醒:「嚴禁靠近煙火或高熱」。

爆炸殺傷力大,找掩護、逃離不穩建築結構

根據台灣港務公司的調查,目前囤放在台灣各港口的硝酸銨總共還有 53 個貨櫃的量。不過不用太擔心,它們的存放時間與方式都符合現行法規,也已經請各分公司加強安全防護與巡檢。儘管如此,假如真的有一天遇到類似的事件,該怎麼反應才能減少死傷呢?

爆炸發生得很快,所以當下可能難以反應。不過除了爆炸本身的衝擊波與熱能外,同樣危險的是爆炸後搖搖欲墜的建築物,因此在爆炸之後逃生的原則與地震十分類似:首先找好掩護,在確認沒有掉落物後快速往出口移動,避開電梯以及已經不穩的建築結構。

此外,爆炸帶來的衝擊波會粉碎周圍住家的玻璃窗戶,帶來嚴重的死傷。因此,剛聽到爆破聲時,不要好奇地探頭看窗外發生什麼事;盡量避開窗戶或玻璃,並尋找掩護。

有一點特別需要注意的是爆炸會揚起許多粉塵,不論是來自建築材料還是炸藥本身成分。這些粉塵可能會對身體造成立即或慢性的危險,因此除非必要,否則在爆炸現場不要喊叫,以免吸入過多粉塵。

Embed from Getty Images
貝魯特大爆炸,周遭一片狼藉。

參考資料

linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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不是胖,只是水腫?了解「易腫」的因素和改善方法——《帶你爽吃美食又能瘦,才是營養師!》
如何出版
・2019/12/01 ・2226字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

  • 作者/ Emma 周佑庭

我有一位好姊妹,時常睡眠不足;又因為被好多人說發福了,於是晚餐,完全不碰澱粉;加上連日行程暴增,最近都沒時間運動。雖然她只胖了 0.5 公斤,看起來卻肥了一大圈!

哇,胖了。圖/GIPHY

我們的身體組織中有 50∼70% 的水,它能幫助體內代謝的運作。但當組織間隙的水分異常蓄積時,便會引起腫脹不適,特別在眼皮、下顎處、手臂、小腿、腳踝等處,也就是所謂的「水腫」。

排除因腎臟病、心臟衰竭、肝硬化、局部靜脈堵塞或藥物引發的狀況,大多的水腫是因營養失衡、活動不足、生理狀況所引起的非病態性水腫。「非病態性水腫」有幾個特徵,包括血液生化數值都正常、久壓皮膚後,凹陷處很快會回彈、與生活習慣有關,20∼40 歲的女性較常見。

水分鬱積的情況是即使沒有多吃,體重仍會增加 0.5∼1 公斤,甚至有些人會到 2 公斤。與其說變胖,我覺得變腫更能形容這種窘境。以下,讓營養師帶你了解有哪些易腫因素和改善方法。

如果水腫是因為「營養失衡」

鈉是鞏固組織間隙水分的物質,攝取過度的鈉,會讓液體滯留,造成水腫。

衛福部建議成人一天的攝取量為 2400 毫克。扣除從蔬菜、乳製品、肉類等天然食材攝入的 400∼600 毫克,平均一餐約剩下 600∼700 毫克的額度。

圖/pixabay

許多人都以為鹽、醬油、烏醋、沙茶醬、番茄醬等調味料,或者酸梅、泡菜、酸菜等醃製品,以及餅乾、罐頭、泡麵、零嘴、起司、湯品等鹹味食物才有鈉,其實部分甜味或鹹甜的零食、肉乾、麵包也會加小蘇打或其他添加物,鈉含量也不容小覷。像是大的零卡果凍(1 個)、半包 OREO 餅乾、豬肉乾(4 片)、肉鬆麵包(1 個)、花生夾心吐司,也含有約 200∼350 毫克。

此外,蛋白質也會影響身體的水分平衡,攝取不足或消耗增多時也會誘發水腫。

尤其是減重者怕胖而吃太少肉,或過度勞累會損耗身體蛋白質;加上澱粉攝取不足,吃進的蛋白質改以供給熱量為主,讓整體蛋白質的供需不佳,浮腫容易變得更嚴重。

飲食上可以怎麼做選擇呢?圖/GIPHY

縱使外食者很難避開鈉的重重陷阱,但盡量選擇少加工、少調味的餐點,並且搭配可促進鈉的排出、富含鉀的食物,或多或少能有些補救:

  • 高鉀澱粉:山藥、皇帝豆、南瓜、馬鈴薯、芋頭、蓮藕等。
  • 高鉀蔬菜: 菠菜、大陸妹、空心菜、韭菜、綠花椰菜、芹菜、地瓜葉、金針菇等。
  • 高鉀水果: 木瓜、奇異果、小蕃茄、草莓、哈密瓜、西瓜、泰國芭樂、棗子等。

另一方面,記得搭配一餐 1 手掌心的肉類(手掌不包含手指的區塊),一天最少吃 0.5∼1 碗的飯或麵,能緩衝因營養失衡而造成的水腫。

如果是因為「活動不足」而導致水腫

長時間的站立或坐著都會導致血液循環不佳,讓腿部的水分無法順利回流,一整天下來,下肢會特別浮腫,到了晚上腳掌可能會比早上大上半至一號。

圖/GIPHY

想要改善這樣的下半身水腫,我推薦這三種舒緩方式:

  • 夜晚抬高腿部

晚上平躺在床上,使用枕頭、坐墊、瑜伽墊或毛巾等柔軟物品,把腳踝墊高 10∼15 公分,略高於心臟即可幫助血液回流、腿部放鬆。

若是配合足浴(泡到腳踝、小腿肚、膝蓋都可以),舒緩效果會更好。在泡腳時,從腳跟往大腿的同方向按摩,能讓血液回流得更快速!

  • 穿彈性襪

必須久站久坐的工作者,可穿彈性襪來對腿部適當加壓,協助下肢血液回流。如果能選擇壓力從腳踝往小腿遞減,分段式加壓的彈性襪更合適。

襪子的丹數僅表示織品的重量單位,並不能決定加壓力道;能決定加壓程度的,是材質及編織方法。建議購買壓力最輕的醫療級產品,免得不適宜的襪子反而讓血液循環更差。

  • 適量活動

當腿部肌肉的收縮力較佳時,血管回彈力也會進步。保持血液流動順暢,更可讓小腿纖細哦!比如我個人推薦下班時早兩∼三站下車,或邊看電視邊原地踏步等,都是不花錢也不需器材的好方法!

還有一些「生理狀況」可能也是水腫原因

圖/pixabay

  • 有些女生在生理期,或懷孕時下肢水腫,這些都是雌激素所誘發的。

雖然飲食和日常的改善程度有限,但上述的方法應該還是能稍稍減少不適。

  • 另外,如果長期飲食中缺碘、或慢性自體免疫甲狀腺炎,都有可能讓甲狀腺功能低下而造成水腫。

如果最近有消化不良、腹脹便秘、記憶衰退、體重增加、持續疲憊、心跳變慢等狀況,建議至家醫診所進一步檢查,有沒有甲狀腺功能異常的狀況。

  • 另外,水腫和飲水量沒有太大的關聯

水腫是組織間液體的調節失常,正常人喝 2000∼3000 毫升的水都沒問題。假如喝水會水腫,大多是吃太鹹或隱藏鈉的加工食品,而讓體內的鈉過高、水分滯留,反而應該要喝多點水來排除鈉。最重要的關鍵為減少鈉、增加鉀,而不是限水!

——本文摘自《帶你爽吃美食又能瘦,才是營養師!:鹹酥雞?手搖飲?下午茶?2.5秒選對吃!》,2019 年 8 月,如何出版

如何出版
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手汗能當炸彈用?爆豪勝己的個性到底有多扯!——我的英雄學院科學科
Rock Sun
・2019/05/19 ・4686字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 495 ・六年級

「動漫”我的英雄學院”中誰最強呢?」這是去年某一次泛科學直播的主題,老實說最後好像沒有結論,但是直播中y編感嘆這部動漫中好多空想科學可以寫啊。而人在聊天室潛水,平常其實比較喜歡遊戲和電影的R編就默默地把自己推進這個坑了~

沒辦法…..剛好有看嘛呵呵

(來源/bokunoheroacademia.fandom)

第一位,因為個人興趣~我們就先跳過單純一拳超人式的主角綠谷和All Might,來看看第二男主角–爆豪勝己吧。

你手上流的到底是什麼啦?

一個認真的動漫,都會有嚴謹(?)的角色介紹和能力設定。在漫畫中,爆豪的特殊能力(或者說~個性):爆破,是從手上分泌「具有硝化甘油特性」的汗水,然後引爆(注1)。

爆豪你這手汗的量是怎麼回事。source:IMDb

哇!!硬要從人的身上擠出炸藥的話,明明還有其他分泌物可以大做文章,為什麼要挑汗水呢?

正常人類的汗水組成有98~99%都是水,剩下的就是一些鹽類、乳酸和尿素,其中鹽類包括鈉(0.9 g/L)、鉀(0.2 g/L)、鈣 (0.015 g/L)、鎂 (0.0013 g/L)…等化合物,其實只要是人類體內會出現的元素,身為人類排泄大功臣的汗水一樣都不會少,甚至包括一些微量元素,所以只要不是放射性物質,汗裡面幾乎都有,只是多或少的問題而已。

「sweating meme」的圖片搜尋結果
要爆了..(來源/meme generator)

而且最重要的一點是~~汗水裡面有尿素和胺這類含氮的物質喔(注2)!因為有很多的炸藥都是碳、氫、氧以及氮的化合物,所以如果你真的要從普通人的汗水裡蒐集到所有可以製備爆裂物的元素是有可能的,只要有正確的化學反應或是奇異的身體代謝,說不定還真的能成功喔~

如果我們假設爆豪的汗水是我們真實世界存在的爆裂物好了,我們需要其滿足幾個條件:

  1. 必須要具有爆裂性。
    廢話~~
  2. 成分要是汗裡面有的元素。
    這個容易
  3. 是液體。
    我們可從來沒看過他用手上的鹽粒或結晶引爆過啊~
  4. 像硝化甘油。
    我們就假設做身體檢查的醫生知道不是硝化甘油才這麼說了,硝化甘油是個廣為人知的物質,會用來類比也可以理解。

前兩個條件基本上沒什麼問題,但是滿足第三個條件的爆裂物其實就不多了~ 目前現在已知且比較有資料的的液態炸藥並沒有太多種,以下列出幾個比較有名如:

硝基甲烷化學式CH3NO2

硝酸甲酯化學式:CH3NO3

過氧化丁酮化學式C4H10O4

這幾個化合物(注3)基本上完美的符合了以上三個條件:常溫下都是液體、基本上組成都是汗裡面有的元素、或多或少具有爆裂性那麼爆豪的汗水應該較是這其中一個其中的化合物囉……等一下……

這幾個化合物全部有毒!!!

「explosion toxic」的圖片搜尋結果
甚至有一些是爆炸後還會有有害物質的,所以化學工廠的火一定得特別小心(來源/The Independent)

  • 硝基甲烷是一種殺蟲劑的原料之一,如果人吸入或接觸了輕而科嗽、暈眩、嘔吐、刺激皮膚眼睛;重而肝腎功能損傷或發生高鐵血紅蛋白症、造成呼吸困難。
  • 誤食硝酸甲酯會造成頭痛,而且一樣會有高鐵血紅蛋白症。
  • 過氧化丁酮除了會引發上述狀況外,還有機會發生腸胃道損傷、橫紋肌溶解……等症狀。

就算我們把範圍拉大,把連中文翻譯都沒有的液態爆裂物也考慮進來的話,這之中最沒毒性的……對人體也是有刺激性的。

如果爆豪不小心汗流進眼睛裡怎麼辦??就算他本人免疫好了,今天其他同學跟他握了手,沒洗乾淨的情況下就吃東西會不會就直接送醫啊??但是既然爆豪能如此安心的使用他的汗水當作爆裂物,身邊的同班同學都安然無恙,想必是非常安全無毒的炸藥吧~~

如果我們能夠穿越動漫時空勢必要把配方找出來,這會是人類的一大工具。

少年啊…你要不要喝點水?

那暫時把汗的成分放在一邊,就先假設在我的英雄學院的世界觀之中有一種未知的液態爆裂物從這個國中生身上流出來好了…但他的汗夠嗎?

「你們這是在懷疑我的能力嗎!(設計對白)」Source:IMDb

要知道爆豪的汗夠不夠,我們得先假設出一個他使用能力的情境,估算這次爆炸所需的能量,然後轉換成爆裂物。既然我們放棄判斷他的汗是什麼成分,這裡為了方便起見,我們就先假設他的汗與硝化甘油有一樣的特性好了。

如果今天爆豪使用他的個性,憤怒的破壞掉1立方公尺的水泥塊,這需要用掉大概200克的 TNT炸藥,也就是84萬焦耳的能量。

在炸藥的世界中為了衡量 TNT 之於其他炸藥的強度,我們發明了相對應有效指數(或稱RE指數,Relative effectiveness factor ),是爆炸所需 TNT 的質量與其他爆裂物所需質量的比值,例如1公克的A炸藥產生的能量等於2公克的 TNT,那這個A炸藥的RE指數就是2,也就是比 TNT 強2倍。

在這個尺度中,TNT 固然是1,而硝化甘油是1.54。換句話說,1.54克的 TNT炸藥=1克硝化甘油產生的能量。

「Nitroglycerin liquid」的圖片搜尋結果
這就是硝化甘油。source:chm.bris

而現在我們需要以硝化甘油來取代200克的 TNT 的話,就是200/1.54=130 克……換句話說,如果今天爆豪想要炸掉1立方公尺的水泥塊,他的汗水需要含有大概130克的硝化甘油,如果靠慮到硝化甘油的密度的話,就是大概81立方公分(毫升)

聽起來不多…你倒出來在杯子裡真的不多,但是我們在談得是汗水。

一般成年人1小時全身排汗量最高只有2~4公升,也就是每分鐘只會有33~66毫升的汗水被排出,而且其中有98~99%的成分都是水。而我們的爆豪只不過是用出一個小爆炸就需要81毫升的硝化甘油,雖然爆豪是個血氣方剛的青春期少年,但怎麼看都不夠啊(注5)!!

如果我們堅持使用硝化甘油、在1分鐘內發功的話,爆豪手掌1分鐘的出汗量需要高達6.5公斤,才有足夠的硝化甘油產生威力這麼強的爆炸…..但是漫畫裡爆豪產生爆炸多半速度很快、火球又更大,所以這個數字一定會更誇張。

而且爆炸誇張不是問題,問題是你要產生這麼大量的汗,你就需要大量的水。假設爆豪的體重是65公斤,只要損失體重2%的水—也就是1.3公斤—就是非常嚴重的脫水現象了,現在這位仁兄要在1分鐘內擠出6.5公斤的汗,裡面有將近6.4公斤是水,不送醫才怪咧~~

尤其是這些硝化甘油都需要集中在手掌上,手掌又不是最會產生汗水的地方。經過統計,正常狀況下每小時手掌上流出的汗水最多不過才0.4克而已,如果你劇烈出汗甚至有多汗症的話,這個數字只不過多了幾倍,變成2.3克而已,怎麼看都差太多了(注6)。

「hand Perspiration」的圖片搜尋結果
你的手大概需要想這樣才能流這麼多汗(來源/SweatBlock.com)

看來如果他要在這麼少量的汗水裡達到200克 TNT 一樣效果的話,我們勢必要拋棄硝化甘油的想法,重新找出汗水爆裂物的性質。

如果我們用手汗的極端狀況來考量…1小時2.3克的汗換算成每分鐘0.0383克,扣除掉98%的水,只剩下大概0.038克是其他物質,假設在爆豪的案例裡這些其他物質全部都是炸藥好了,要滿足84萬焦耳的門檻,這種炸藥的RE指數會高達5263!!!

我的老天爺啊!!這已經無法用正常的炸藥來類比了,在炸藥當量表裡,這已經是核子武器的範疇了。舉個例子,二戰時美國使用的「胖子」原子彈,它的RE指數只有4500…..這位少年啊….你火氣太大了喔……

「explosion」的圖片搜尋結果
我手上有點汗,快忍受不住了(來源/wikipedia)

 這麼大聲你不怕嗎?

不過既然都說是超能力了,我們就別計較和的產生方式和威力啦!!一定是一種完全獨特的生理機能,產生出一種對人體無害的又具有爆裂性的液態炸藥,威力雖然比擬核子武器,但從汗水產生畢竟還是不多,爆豪的身體又撐得住,一切順順利利~~爆炸就在爆豪手中唾手可得……

但是有有個問題了……爆炸和火焰傷不了爆豪就算了,但是爆炸伴隨而來的另一種東西,我們很常忽略了……那就是聲音

雄英有一位老師是以講話大聲聞名的 你在大聲什麼啦,在漫畫中所有的學生都對他的大聲公有所反應,所以大家的聽力都是正常的嗎~

但是爆豪的爆炸為什麼大家就選擇性失聰了?找到了一張分貝表,其中有列出許多包含爆炸等誇張情況的分貝數,其中有列出:「距離1磅(450克)的TNT爆炸5公尺左右聽到的分貝數是180分貝」、「在手榴彈爆炸中心聽到的分貝數是191分貝」。

人類只要待在100分貝左右的地方15分鐘聽力就會受損,而120分貝左右的聲音別說聽個幾分鐘了,建議你最好馬上離開。而我們這裡的180分貝不要說聽力受損了,你可能就直接昏倒了,但爆豪還跟1年A班的同學們生活在一起、在運動會上跟其他學生彼此較勁、甚至在這麼近的距離對御茶子同學使出這麼多爆炸,我看大家的耳朵都不保了吧……

爆豪的汗水可能對其他人有毒、聲音又大、爆炸又用的這麼頻繁,真的是「最不想當他同學」第一名啊!!

這真的對耳朵不好喔~  Source:Discovery頻道

注:

  1. 在漫畫中,爆豪爸媽的個性設定分別是酸化汗」及「甘油」。而硝化甘油的製備則是由甘油與濃硝酸:濃硫酸體積比1:3的混合液體加在一起硝化而得。雖說媽媽很火爆沒錯,但爸爸的個性更可怕吧… 濃硝酸和濃硫酸耶…你們洞房花燭夜真的沒問題嗎??
  2. 為什麼要挑汗水呢?其他人體產生的物體中,口水成分基本上沒有什麼生成炸藥的必要物質,而如果要含氮物質的話,大便其實更多,但應該沒人會想看吧…如果有的話我也不想研究(這篇文章寫於研究薩諾斯肛門之前)。
  3. 我這裡先挑的其實是有找到足夠中文翻譯和介紹的物質。其實還有一個四硝基甲烷,但它其實是強氧化劑而已,跟其他物質混和很危險沒錯,但本身不會爆炸。
  4. 在英文維基液態炸藥頁面扣掉混和化合物的話裡面有14種物質,裡面唯一沒有毒性標示、只會有刺激反應的物質是硝酸異丙酯(?)Isopropyl nitrate (2-propyl nitrate,C3H7NO3),是一種算是安全的爆裂物,常用來當火箭燃料,要不是之後實在找不到這個化合物爆炸產生的能量資料,不然可能會繼續用下去…吧
  5. 在漫畫裡,對爆豪而言破壞掉1立方公尺的水泥我相信只是小Case,運動會時的大爆炸、執照考試時的表現畫面上都比這個強多了。
  6. 以下來自於榮民總醫院的資料:多汗症是病態的排汗異常現象,不應該流汗卻莫名奇妙地汗流不止,造成生活上的諸多困擾。多汗的原因可分原發性及繼發性兩種;原發性多汗佔大多數,其原因主要是因為交感神經反射的亢進而引起異常排汗。發生最多的是在手、心、腳底及腋窩這些汗腺分佈較多的地方。繼發性多汗的原因包括身體系統性疾病﹐如糖尿病、低血糖、甲狀腺疾病等。中樞神經系統疾病,有時也會引起多汗情形。爆豪你還是去看醫生好了

參考資料:

Rock Sun
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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者

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當金屬鈉與水相遇,除了爆炸還有什麼?
Zobot
・2015/02/20 ・1273字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

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Philip Mason

把一大塊純鈉金屬丟進水裡(危險示範,請勿嘗試),是許多人對國高中實驗課的共同回憶,或至少在第一次戴上護目鏡、穿上實驗衣之前,都曾有過「作實驗就是要火花伴隨一聲巨響」的想像。但可能正因為這個實驗太經典了,沒有人在計畫炸掉實驗室之餘還有心思去想化學反應的細節。

「鈉」身為「鹼金屬」一族,與同族的其他元素都以「容易起化學反應」著名,在常溫下為固態,硬度很低可以用刀子切開。因為鈉實在太容易反應掉了,平常很難看到純粹的鈉金屬,頂多每天吃到鹽巴中的氯化鈉。不過氯化鈉溶進水裡產生氯離子和鈉離子,跟金屬鈉不一樣,「鹽奶」會致命也不是因為吃下去會爆炸。

純粹的鈉金屬一碰到水就會劇烈爆開,讓我們放慢動作仔細看:一道電子流拋下鈉金屬,轉而與水交互作用,產生氫氣與其他物質,同時這個反應產生熱,高溫使鈉融化,又因為氫氣可燃,最後氫氣被點燃……先看到這裡,由布拉格捷克科學院(Academy of Sciences of the Czech Republic, ASCR)的化學家 Pavel Jungwirth 所領導的科學家們對這段描述不甚滿意。

「這個描述漏掉了一段。要產生爆炸,其中的化學物質必須混合得非常好,才能讓反應像滾雪球一樣越滾越大,而不是劈啪一聲就沒了。但是鈉金屬只有表面跟水接觸,只有外層的原子會反應,甚至反應出來的一層氫氣會在金屬表面分開鈉和水。這些都應該會讓反應慢下來,只會看到泡泡慢慢產生,而不是碰一聲大爆炸。」

要研究引爆細節,Jungwirth 和他的同事們首先必須「搞定」鈉與水的反應,否則每一次演示的結果都會不一樣,依據所用金屬塊體積或形狀的些微不同,有時候閃光一現,有時嘶嘶「熄火」。

他們改用液態的鈉鉀合金,這樣就能以固定的大小和形狀慢慢將金屬滴入水中。然後架好高速攝影機,準備以每秒幾千幅的頻率捕捉影像,最後穿好防護衣,往後站一步。

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Philip Mason et al.

攝影機捕捉到前所未見的畫面:反應開始後的百萬分之一秒內,鈉金屬表面突出幾千條尖刺穿進水中(Coulomb explosion)。研究人員推論,這是因為金屬的電子「逃竄」到水中,使金屬瞬間帶著很強的正電,於是彼此排斥撕扯而分開,看上去就像許多細小的針向外爆射出去一樣。

變形成針狀會增加金屬與水接觸的面積,產生更巨大的反應,研究人員也用電腦模擬再次確認,雖然限於電腦運算資源,模擬設定是用較少量的鈉。

鈉與水的化學反應屬於十九世紀的基本科學,這個主題在現代實在是不按牌理出牌。真要講應用性,可能有助於一些使用鈉金屬的工業去避免類似的爆炸,包含一些使用液態金屬作冷卻的核反應爐。問起 Jungwirth 作這個研究真正的動機是什麼?「應用是後面才想到的事,只是想要玩玩炸藥而已」。

參考資料:

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Zobot
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PanSci 實習編輯 | 主修大氣科學。喜歡弄文字、玩音樂。傾向自然,不管是拿來讀的那種,渾身散發出來的那種,還是可以去野餐的那種。