水与火也能和谐共处

钟 琳/文

澳大利亚当地时间2000 年6月27 日13 时，潜水员温迪带着悉尼奥运会火炬潜入澳大利亚大堡礁海底，在水中持续了2 分40 秒后，浮出水面。这也是奥运会历史上第一次火炬在水下传递。到了2014 年的索契冬奥会，火炬被送到贝加尔湖，这次在水中传递了5 分钟。到了2022 年北京冬奥运，火炬交接由水陆两栖机器人与下一棒的水下变结构机器人在冬奥公园水下共同完成，再次创造了历史性的一幕。常言道：水火难容，但奥运火炬的水下传递似乎突破了这一常识，火在一定的情况下也能与水和谐处之。

水与火的碰撞

不必怀疑，奥运火炬在水下传递、燃烧并非因为奥运圣火自带的永不熄灭的光环。想法有多大胆，现实就有多神奇。据2022 年北京冬奥会特种火炬技术课题组专家表示，圣火水下燃烧采用了航天动力技术，上天与入地的看家本领相结合创造了新的奇迹。水与火的完美碰撞，一是在于火炬的防水性能将其与水隔离，二是供氧装备保障了燃烧所必需的燃料。前者通过将火种放置在一个“筒”状的“空腔”中，在火焰周围包裹了一层“气膜”一样的气动防水罩，以此来创造一个无水环境。后者是因为火炬燃烧器自带了助燃剂，以保证燃烧所需要的氧气。

水会遏制火焰燃烧？那就把它们隔离。水下环境缺少氧气？那就人为给它制氧。水下温度低？就用足够剧烈的反应维持燃烧所需的高温。可见只要补足条件，水下燃烧就不成问题了。我们手中没有火炬，但如果想试试水中燃烧的场景，可以把这个实验交给燃烧棒——一种特定的还原剂和氧化剂的混合，制成棒状后可以在水中没有氧气的情况下燃烧。这种燃烧棒被认为是野外探险的必备品，据说在美国新兵入伍时，燃烧棒是发给新兵的必备品之一。燃烧棒实质上是经过处理的镁合金，点燃后扔进水里依然能保持燃烧的特性，而且燃烧时温度特别高，瞬间可达到2900℃以上，在水中可以喷射出耀眼的火焰。

也有人对燃烧棒这种特殊性能的物品并不在意，用我们最为常见的火柴发出了挑战。国外一名男子把从火柴头上刮下的材料放在一个容器中搅拌，随后用硬纸板做成一个火山的模型，再把从火柴刮下的燃料涂抹在火山模型上，最后进行晾干。晾干后的火山模型被放置在一个装有水的鱼缸中，点燃鱼缸外面的引线，没想到鱼缸里面的火山模具竟然燃烧起来，直接将水烧沸腾了。

水始终是水，在异国他乡也改变不了其本质，不过火柴就不一样了，一款号称防风防水的火柴突破了常识。这款特殊的火柴与普通火柴相比具有超长的长度，燃烧时间可以达到10 秒以上，即使面对狂风依然能保持燃烧的特性。如果将其放入水中，也能保持超强的战斗力。特殊的燃烧特性是因为在火柴的涂料中含有助燃剂、强氧化剂和防水隔膜，即使在糟糕的环境中也可以自行释放氧气用以燃烧。

水被煮沸后

水和火有了一种难以忽视的新关系，水可以容纳火，水也可以点火。看一个小实验——先将一个普通的烧水壶改造成壶嘴带有铜管的特殊水壶，然后将壶内的自来水加热至沸腾，同时用火枪对铜管进行加热，约1 分钟后，将火柴靠近铜管口，火柴就能被点燃。通常情况下，水无法燃烧，但当水吸收大量的能量变成了水蒸气，它就发生了变化。当水在100℃的沸点时由液态转变为气态的水蒸气，同时释放出大量的热量，冒出腾腾的热气。

同等质量的水和水蒸气，后者的热量要高于前者；假设都是100℃，水蒸气则要比开水更加烫人。当水蒸气接触到物体表面时，它会迅速传递热量使物体温度升高，而且水蒸气更容易扩散和弥散到空气中，甚至是进入人体呼吸道，对呼吸系统造成刺激和伤害。再者，当水蒸气被密封在容器中时，它会产生很高的压力，如果容器无法承受这种压力，就可能发生爆炸事故。2016 年8 月11 日，湖北当阳一化工厂高压蒸汽管道因破裂导致蒸汽外泄发生爆炸，现场温度接近600℃，造成21 人死亡、5 人受伤。可见，水蒸气的温度远比我们料想的要高且危险。

在日常生活中，需要格外小心水蒸气，烫伤之后要及时对烫伤的皮肤做降温处理，以防止水蒸气的余热对肌肤的深层组织造成进一步的伤害，而且对皮肤降温也有助于缓解疼痛感。如果想充分利用水蒸气带来的温暖，还得小心翼翼，否则可能会发生“水蒸气中毒”——在浴室等相对狭小的空间里，当过热的水温产生更多的水蒸气时，密闭的空间因氧气不足可能引起人的缺氧性昏迷。所以，还得“善待”水蒸气。