不可思议的“器壁效应”

朱继银

有一种阻止火焰通过的装置叫作阻火器，一般用在输送可燃气体的管道中。“器壁效应”是阻火器的工作原理之一。我们一起动手制作一个简易装置，模拟阻火器的工作过程，学习什么是器壁效应吧！

实验材料

打火机、蜡烛、铜线、剪刀、笔或筷子等圆柱形物体

实验步骤

1剪一截大约20厘米长的铜线，在笔或者筷子上缠绕。可以多缠绕几圈，确保铜线圈的高度大于火焰的高度。注意，铜线圈尽量缠得密一些，且直径不要太小，能将火焰完全包围住为宜。

2在铜线圈尾部留出10厘米左右的铜线，便于手持。

3将蜡烛固定好，确保其不会倒。点燃蜡烛，待蜡烛燃烧状态稳定后，手持銅线，将铜线圈竖直罩在火焰上。

4当铜线圈“围住”火焰时，我们可以观察到火焰熄灭了。将铜线圈拿起远离火焰时，火焰又继续燃烧。

5重复刚才的动作，可以看到火焰不断熄灭又复燃。

实验原理

从氢气到氢的自由基

燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，例如：H2+O2→H2O ，其中H2（氢气）是可燃物，O2（氧气）是氧化剂。当外来能源刺激可燃物分子时，可燃物分子会分裂产生自由基（分子内的共价键断裂，原来成对的电子分开，分开的原子或原子团，就是自由基），自由基与氧气分子发生反应，释放出热量。

铜线圈的加入引发了器壁效应。器壁效应指反应容器的形状、器壁内表面的大小、内表面有无涂层等因素会对化学反应速率产生影响。

铜线圈使自由基与氧气碰撞的几率下降，燃烧反应中断；将铜线圈拿起后，自由基又可以与氧气发生碰撞，继续燃烧。

人们利用器壁效应发明的阻火器，可以很好地阻止火焰蔓延，在石油、煤炭、化工等方面有广泛应用。

那么，如果将铜丝换成铁丝，火焰还会熄灭吗？

特别提示：本实验请在家长的陪同下操作，并注意用火安全！

（责任编辑 / 高琳 美术编辑 / 周游）