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第81章 为什么涤纶衣服会冒火花

在黑暗中脱化纤衣服会出现小的绿色火花。棉毛品却不会出现。塑料也会出现这种现象。这是为什么呢?

这是由于塑料、化纤和身体产生摩擦出现的静电放电现象。

物质都是由分子构成,分子是由原子构成,原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。在正常状况下:一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其他的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子;B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)。在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。

当两个不同的物体相互接触时,就会使得一个物体失去一些电荷。如电子转移到另一个物体使其带正电,而另一个得到一些剩余电子的物体则带负电。若在分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电。所以,物体与其他物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电,在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。

电荷在绝缘物体表面的移动速率甚慢,然而静电放电的持续时间却极短,因此绝缘物体蓄积的电荷,不易于单次的静电放电中全部释放出来,而可能在绝缘物体表面之邻近区域发生多次静电放电。由于电荷和周围环境几何形状之不同,放电形式可分为:电晕放电、刷状放电以及射状放电三种。一般而言,刷状放电之能量大于电晕放电。刷状放电能量足以引燃许多易燃性气体、溶剂蒸气及混合物等。在一非导电性薄膜的两面充满正、负极性电荷时将蓄积大量电荷,若发生射状放电其能量足以引燃大多数的可燃性气体和易燃性粉尘。

在干燥的春季,当你脱下毛线衣、毛料或尼龙、涤纶类化纤衣服,以及从床上拉起的确良被罩时,就会听到“噼噼啪啪”的响声,在晚上同时还可看到闪烁的火花。不仅如此,当你的手指触及门把、水龙头、椅背等金属器物时会有电击感;还有穿着化纤衣服在地毯上行走,也时有针刺般的触电感;化纤厂工人在纺织化纤时,手触纺线也有触电感,这些都是生活中常见的静电现象。

不仅两种不同的物体相互摩擦可以起电,甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流动传失,而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物体上就静止不动形成静电,并聚集起来,当达到一定的电压时就产生放电现象,发出响声和火花。总之,空气干燥、水分子少与导电性能差是产生静电的条件。

静电有很多的危害。如静电可对自动仪器和电子元件产生干扰;在化工、纺织部门因化纤放电产生的火花,可将易燃气体(乙炔等)、易燃液蒸气(汽油蒸气等)引爆,造成火灾;在天上,飞机与空气、水气、灰尘等摩擦而带电,可严重干扰飞机的无线电通讯而使飞机迷航;在制药厂,静电吸附尘埃而使药品不纯,影响质量;在无菌无尘的生化实验室和医院,静电吸附尘埃也有不良影响;在印刷厂,由于静电可使纸张相互粘合在一起,难以分开,造成印刷困难;在看电视时,荧光屏面的静电吸附灰尘与油污而形成一层尘膜,使电视图像的清晰度和亮度大为降低;在煤矿,静电会引发瓦斯爆炸,可导致严重的人身伤亡和矿井报废事故。

人们常说,防患于未然,防止产生静电的措施一般都是降低流速和流量,改造起电强烈的工艺环节,采用起电较少的设备材料等。最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地,这样可以把电荷引入大地,避免静电积累。细心的乘客大概会发现:在飞机的两侧翼尖及飞机的尾部都装有放电刷,飞机着陆时,为了防止乘客下飞时被电击,飞机起落架上大都使用特制的接地轮胎或接地线,以泄放掉飞机在空中所产生的静电荷。我们还经常看到油罐车的尾部拖一条铁链,这就是车的接地线。适当增加工作环境的湿度,让电荷随时放出,也可以有效地消除静电。潮湿的天气里不容易做好静电试验,就是这个道理。科研人员研究的抗静电剂,则能很好地消除绝缘体内部的静电。

然而,任何事物都有两面性。静电也有可利用的一面,也能让它为人类服务。比如,静电印花、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和静电分选技术等,已在工业生产和生活中得到广泛应用。静电也开始在淡化海水、喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手,甚至在宇宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。

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