Είναι δυνατόν να λιώσει το ξύλο;

Το ξύλο αποτελείται από ένα πλήθος διαφορετικών ενώσεων, καθεμία από τις οποίες έχει διαφορετικές θερμοκρασίες στις οποίες λιώνει, επομένως, σε αντίθεση με τα μέταλλα, το ξύλο καίγεται αντί να λιώνει.

Πιθανότατα το έχετε σκεφτεί τουλάχιστον μία φορά στη ζωή σας, σωστά; Πιθανότατα να γνωρίζετε ήδη την απάντηση:Όχι .

Αλλά γιατί όχι;

Εάν τα παγόβουνα της Ανταρκτικής λιώνουν λόγω των αυξανόμενων ατμοσφαιρικών θερμοκρασιών (η υπερθέρμανση του πλανήτη είναι πραγματική), γιατί το φλεγόμενο τροπικό δάσος του Αμαζονίου δεν μπορεί απλώς να λιώσει, αντί να μετατραπεί σε σκόνη και αιθάλη;

Η απάντηση σίγουρα έχει να κάνει με τη χημική σύνθεση του ξύλου, η οποία είναι διαφορετική από αυτή του πάγου ή οποιουδήποτε άλλου ομοιόμορφου στερεού, αλλά οι λεπτομέρειες είναι πιθανώς ακόμα ένα μυστήριο…

Τι είναι αυτό που εμποδίζει το ξύλο να λιώσει;

Ίσως γνωρίζετε ήδη ότι τα στερεά λιώνουν σε υγρά σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και μετά από περαιτέρω θέρμανση, το υγρό θα μετατραπεί τελικά σε αέριο. Η κοινή παρανόηση εδώ είναι ότι κάθε σκληρό και στιβαρό αντικείμενο είναι στερεό, κάτι που δεν συμβαίνει όταν μιλάμε με καθαρά επιστημονικούς όρους. Τα στερεά είναι καθαρά κρυσταλλικά ουσίες με στενά απέχοντα πλέγματα. Με απλούστερους όρους, τα στερεά είναι ουσίες που αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο ή μόριο, με αποτέλεσμα να έχουν σταθερούς διαμοριακούς δεσμούς σε όλη τη μορφή του.

Το ξύλο, από την άλλη πλευρά, είναι ένα μη κρυσταλλικό στερεό που αποτελείται από μόρια νερού, λιγνίνη και κυτταρίνη (και οι δύο οργανικές ενώσεις μακράς αλυσίδας) στενά συνδεδεμένα σε σύνθετους χημικούς δεσμούς, με το καθένα να έχει τα μοναδικά σημεία τήξης του. Κατά συνέπεια, η καύση ενός κομματιού ξύλου θα εξατμίσει πρώτα τα μόρια του νερού, οδηγώντας σε εμπλοκή των δεσμών κυτταρίνης και λιγνίνης. Αυτά τα μόρια αντιδρούν στη συνέχεια με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο για να δημιουργήσουν το εμβληματικό μαύρο άνθρακα. Αυτό είναι γνωστό ως πυρόλυση .

Μια εξαιρετικά μεγεθυμένη εικόνα ξύλου που δείχνει τις ίνες κυτταρίνης μπλεγμένες (Φωτογραφία:TinyPhoto/ Shutterstock)

Μπορεί να πιστεύετε ότι αν καίμε ξυλεία στο κενό, μακριά από όλα τα ατμοσφαιρικά εμπόδια, τότε κάθε συστατικό θα έλιωνε στο δικό του σημείο τήξης, δίνοντάς μας τελικά μια λιωμένη μάζα ξύλου. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει.

Κάψιμο ξύλου σε κενό αέρος

Αν και τα μόρια του νερού και οποιαδήποτε τέτοια πτητική ύλη θα εξατμίζονταν στο κενό, οι εκτεταμένες ίνες κυτταρίνης εμποδίζουν έντονα τη μετάβαση του ξύλου σε υγρή φάση. Η θερμότητα που παρέχεται στον ξύλινο κορμό θα έσπασε τους ασθενείς καρβονυλικούς δεσμούς της κυτταρίνης, αφήνοντας πίσω του μεθάνιο και οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο, άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα.

Η διαφορά μεταξύ τήξης και καύσης

Η τήξη είναι μια διαδικασία αλλαγής της κατάστασης της ύλης από τη στερεά στην υγρή της φάση σε σταθερή θερμοκρασία. Αυτή η θερμοκρασία είναι το σημείο τήξης του σε συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης, ένα σημείο που είναι μοναδικό για κάθε ουσία. Η χημική σύνθεση και επομένως ο μοριακός τύπος της ουσίας παραμένει η ίδια κατά τη διάρκεια αυτής της αλλαγής κατάστασης.

Το γάλλιο είναι ένα τέτοιο μέταλλο που λιώνει στους 29 βαθμούς περίπου (τη φυσιολογική θερμοκρασία σώματος ενός ανθρώπου), οπότε λιώνει στα χέρια σας. (Φωτογραφία:e_rik/Shutterstock)

Ωστόσο, στο πείραμά μας, «καίνουμε» το ξύλο. Η καύση είναι ουσιαστικά μια μέθοδος οξείδωσης μιας ουσίας. Η ουσία αλληλεπιδρά με το οξυγόνο (στις περισσότερες περιπτώσεις), σχηματίζοντας μια νέα ένωση συνολικά. Αυτή η νέα ουσία έχει διαφορετικό μοριακό τύπο σε σύγκριση με την αρχική μας ουσία και μπορεί να έχει εντελώς διαφορετική εμφάνιση και σύνολο φυσικών ιδιοτήτων.

Η καύση του ξύλου έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή καπνού, που περιέχει υδρατμούς και διοξείδιο του άνθρακα, μαζί με την παραγωγή αιθάλης (κάρβουνο). (Φωτογραφία:Buncha Lim/Shutterstock)

Τώρα που ξέρετε ότι το ξύλο που θερμαίνατε στην πραγματικότητα καίγονταν και δεν έλιωναν, ας προσθέσουμε μια νέα ανατροπή.

Υπάρχει πραγματικά ένας τρόπος να λιώσει το ξύλο…

Δεν υπάρχει τρόπος να λιώσει το ξύλο;

Θεωρητικά, είναι πολύ πιθανό να λιώσει το ξύλο χρησιμοποιώντας εναλλακτικά μέσα. Σε τυπική πίεση και θερμοκρασία, το σημείο τήξης του άνθρακα είναι 3500 βαθμοί Κελσίου. Όταν αυτό το σημείο τήξης χαμηλώσει σε μια ορισμένη θερμοκρασία (που επιτυγχάνεται πειραματικά με το χειρισμό της πίεσης), το ξύλο «ίσως» να μπορεί να λιώσει… (προσέξτε την έμφαση στο «πιθανό». Όπως μόλις μάθατε, τα θεωρητικά συμπεράσματα, όσο πειστικά κι αν είναι, είναι συχνά πολύ διαφορετικό από το πραγματικό φαινόμενο που βιώνεται στον πραγματικό κόσμο).

Αν και είμαστε τεχνολογικά ικανοί να δημιουργήσουμε τις εργαστηριακές συνθήκες που περιγράφονται παραπάνω, δεν έχει υπάρξει καμία δημοσιευμένη βιβλιογραφία ή ερευνητική εργασία που να δοκιμάζει αυτήν την υπόθεση.

Μέχρι να φτάσουμε σε αυτό το σημείο, μπορούμε μόνο να συμπεράνουμε ότι το ξύλο δεν μπορεί να λιώσει … ακόμα!