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物理趣味故事279锡疫

279锡疫
19世纪的一个冬天,俄国彼得堡的天气异常寒冷。

彼得堡军用仓库管理员向军队发放了崭新的军大衣。

官兵们接到这批军大衣后,发现所有的军大衣都没有钮扣。

他们非常气愤,于是上告到沙皇那里。

沙皇听了勃然大怒,下令要严惩监制军装的大臣。

大臣哀求沙皇宽限他几天,以便进行调查。

大臣到了仓库,一看别的军装也都没有扣子。

管理员告诉他,军装入库时是有扣子的。

为什么军装在仓库里钮扣就消失了呢?大臣非常惊奇。

他又仔细观察了一会儿,发现钉扣子的线没有割断的痕迹,只是在每个钉扣子的地方有一小堆灰色粉末。

管理员告诉他,军装上原来钉的是锡做的钮扣。

“为什么锡扣子在仓库里变成灰色粉末了呢?”大臣百思不解,找到了彼得堡科学院,请他们给予解释。

科学家们为这个问题搅尽了脑汁。

后来,一位科学家跑到大臣那里,说他能解开这个谜。

大臣半信半疑,就和科学家一起去拜见沙皇,说锡钮扣变成粉末是天冷冻的。

沙皇不相信,非要科学家拿出证据不可。

科学家要了一把锡酒壶放到花园里的一个石头桌子上。

几天以后,科学家和大臣陪同沙皇一起到花园去观察锡壶。

一看,锡壶仍旧放在那里,沙皇、大臣不约而同地怒视着科学家。

科学家胸有成竹地走到锡壶跟前,轻轻地用手指一捅,锡酒壶就像沙子堆似的塌了下来,变成一堆粉末。

科学家解释说,因为今年冬天天气特别冷,所以把军大衣上的锡钮扣和锡酒壶冻成锡粉末了。

寒冷为什么会把锡钮扣冻成锡粉呢?
原来,锡有两种同素异晶体。

在熔点以下,18℃以上时,锡为白色,叫白锡,很稳定,具有正方晶格,比重为7.3;温度低于18℃时,锡多为灰锡,其结晶为钻石形的立方晶格,比重为5.85。

锡随温度的降低由白锡变为灰锡时,其晶格结构要发生改变,其体积增加30%左右,锡便崩解了。

人们把锡的崩解,叫做“锡疫”,也叫做锡的“相变”。

但我们为什么不能经常看见锡的这种崩解现象呢?这是因为在温度略低于18℃时,相变速度很慢,随着温度的继续下降,相变速度加快。

当温度下降到-30℃
时,相变速度最快。

锡的相变速度除了与温度有关外,还与锡所含的杂质有关。

就拿锑来说吧,它就可以减慢锡的相变速度,当锡中含锑量达到0.5%时,就可以阻止相变的发生。

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