是什么让烟是黑色而不是白色?

5月7日 开始,全世界数十亿人的目光将聚焦在一个烟囱上。按照传统,聚集在梵蒂冈 西斯廷教堂 的135位枢机团成员将通过烟雾信号告知世界他们是否已做出决定。黑烟表示投票已经进行,但没有候选人获得当选教皇所需的 三分之二多数票。白烟则意味着新教皇已经选出。

在火灾中,烟雾 的颜色也是需要关注的关键因素。烟雾的色调可以告诉消防员有关火灾本身特性的关键细节,并有助于更好地理解其行为——从而挽救生命。

“在解读烟雾时,颜色很重要,”纽约市约翰·杰伊刑事司法学院的消防工程专家、消防科学副教授 格伦·科比特(Glenn Corbett) 告诉《大众科学》。“它告诉你燃烧的是什么。”

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是什么让烟雾变黑?

如果燃烧的是重质燃料,例如石油泄漏或车辆火灾,通常会产生黑烟。这也可能意味着大量合成材料在燃烧,这可能表明烟雾具有特别的毒性。

“当你看到很多黑烟时,你可以肯定其中含有大量的碳,”科比特说。“这就是使烟雾变黑、不透明的原因。当某些类型的火灾产生非常黑的烟雾时,它的力量非常强大,因为它会以非常快的速度从建筑物中喷涌而出。”

在2013年为期两天的秘密会议期间,使用了 高氯酸钾、蒽(煤焦油中的一种成分)和硫的混合物 来产生黑烟。

从天主教会的时代来看,这个烟雾信号系统也相对较新。据 历史学家弗雷德里克·鲍姆加特纳(Frederic Baumgartner) 称,这一传统仅追溯到1903年。2013年的枢机团也没有直接焚烧选票来制造从烟囱里看到的烟雾——过去曾这样做过。

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2013年3月13日,黑烟从梵蒂冈西斯廷教堂的烟囱升起。图片来源:Michael Kappeler/picture alliance via Getty Images。 picture alliance

是什么让烟雾变白?

当西斯廷教堂顶部的烟囱冒出白烟时,意味着天主教会正式迎来了新教皇。白烟通常是火灾 产生气体或水蒸气 的迹象。这可能表明火灾刚刚开始燃烧或即将熄灭。

“关键成分是其中的氧化剂 [是什么]。氧化剂会加速燃烧过程,”科比特说。“如果你向火中加入氧气,它会成倍加速。这就是氧化剂的关键。它会加速过程,并因此获得更好的燃烧。”

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1963年6月11日,意大利罗马,在教皇约翰二十三世去世后为秘密会议做准备,特别是为焚烧选票并发出预示新教皇当选与否的烟雾的著名炉子做准备。图片来源:Keystone-France/Gamma-Rapho via Getty Images。 Keystone-France

在2013年之前的秘密会议中,烟雾的颜色区分起来有点困难。选举已故教皇方济各的秘密会议使用了 氯酸钾、乳糖和氯仿树脂的组合 来产生白烟,这似乎解决了可见性问题。

烟雾能告诉消防员什么?

烟雾本身是致命的,吸入烟雾是 火灾中伤害和死亡的主要原因。它是材料燃烧但未被火完全消耗时产生的副产品。烟雾的 三大主要成分 是气溶胶、气体(如一氧化碳)和颗粒物。

消防员必须 学会“解读”烟雾,以便在尽可能安全的距离内解释火灾的情况。这样,消防队长和现场安全官就可以就何时何地派遣队员做出最佳决定。

“我们利用烟雾的颜色、烟雾的速度(即它从建筑物中喷出的速度)以及烟雾的‘愤怒’程度来告诉我们即将面对的是什么,”科比特说。

“愤怒的烟雾”通常 在闪燃前出现——闪燃是一种非常快速且常常剧烈的火灾发展阶段。由于热量急剧积聚,封闭空间内的所有物品都可能同时被点燃。监测烟雾的“愤怒”程度有助于消防员避开危险。

“我们 [还] 用颜色来确定我们是否在控制火势,”科比特说。“我们观察烟雾的颜色,这可能与秘密会议有关,因为我们 [也] 在观察颜色。”

观众应该在何时关注秘密会议期间的烟雾?

根据《 America 》——一本由美国耶稣会士出版的月刊——5月7日晚上7点后是圣彼得广场或收看任何直播的最佳时间。在接下来的几天里,上午10:30、中午12:00、下午5:30以及晚上7点后也是实时看到烟雾的可能机会。

“预测西斯廷教堂烟囱的烟雾何时升起并不是一门精确的科学,”天主教新闻社的 辛迪·伍登(Cindy Wooden) 写道。“枢机团祈祷、讨论和计票所需的时间可能会有所不同。”

本文是《Popular Science》“有问必答”系列的一部分,我们在此回答您最离奇、最烧脑的问题,从日常到不寻常的问题。有什么一直想知道的吗? 问我们

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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