防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

大家可以在很多影視作品中,尤其是以末日為主題的電影中看到,城市毒氣瀰漫使得人們不得不帶上防毒面具,這樣就不會受到毒氣的侵害。

但是為什麼帶上防毒面具之後能夠過濾掉毒氣卻不會將人類最需要的氧氣拒之面具外呢?

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

畢竟聽上去毒氣和氧氣都是氣體,如果要過濾應該都被防毒面具過濾掉,但是我們卻鮮有看到有配備氧氣罐的防毒面具。那麼我們就一起來認識認識這熟悉而又陌生的防毒面具吧。

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

防毒面具的來歷

“好哇,可愛的野豬拯救了士兵啦!”——-青黴素發現者 弗萊明

說起防毒面具的來歷,就不得不提起一種“憨態可掬”的動物——

第一次世界大戰

中,德國為了扭轉瀕於失敗的局面,率先使用了臭名昭著的毒氣戰戰術,致使英法兩軍約5000名士兵中毒,瞬間喪失了戰鬥力。

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

而防毒面具就誕生於這次毒氣戰之後,為了預防德軍的毒氣戰戰術,英法兩國政府命令了數十位科學家制定出預防毒氣的策略。臨危受命的科學家們來到毒氣戰的發生地,發現周圍幾乎所有的生物都死掉了,但是

只有野豬毫髮無損

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

經過科學家們的分析討論,總結出

野豬是因為拱地的緣故才得以倖免的

實際上,拱地只是防毒的直接原因,而根本原因則是

鬆散的泥土具有吸附過濾毒氣的作用

。但是如果士兵再次遇到毒氣,總不能讓他們趴在地上把臉埋在土裡吧。於是科學家根據發現的原理,按照

豬嘴的形狀

製造出了世界上第一副防毒面具。

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

所以,按照時間算起來,

防毒面具的歷史也不過一百年左右

,但是它對人類社會的貢獻是不可估量的。

防毒面具的原理

如果要解決防毒面具為什麼不過濾掉氧氣的問題,那我們就要去了解了解防毒面具的防毒原理了。

一般的防毒面具(過濾式)由

面罩

濾毒罐

組成,其中濾毒罐承擔主要任務——

過濾有毒氣體

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

而濾毒罐過濾毒氣的原理在上面也有提及,就是活性物質的

吸附原理

由於活性物質的表面受力不均勻,

表面外的受力小於表面內的受力

,這就導致當氣體分子在經過活性物質時就會被吸引到表面附近,這就是所謂的吸附作用,在這個過程中往往會有靜電不平衡的現象。

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

常見的活性物質有

活性炭、矽膠、吸附樹脂

等,而濾毒罐內吸附毒氣分子的正是活性炭。

毒氣由於多數屬於化合物,其靜電不平衡程度高於氧氣,所以

活性炭會優先吸附有毒氣體而不是氧氣

被活性炭吸附的有毒氣體會在濾毒罐內和其他化學藥劑發生反應分解,至此毒性消失。

防毒面具為什麼可以過濾毒氣而不過濾掉氧氣?

結語

防毒面具的誕生可以說是人類模仿自然,學習自然的一個典範。當然還有其他的發明例如

雷達、雨衣

等都是學習自然的產物。希望人類可以繼續虛心學習,從自然界中得到更多的啟發。

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