我盲猜下，閱讀這篇文章的讀者都背過《賣炭翁》！這是唐代詩人白居易創(chuàng)作的一首詩，講述了一個(gè)燒木炭賣錢的老人在謀生過程中的艱辛和遭遇。

這首詩的開篇第一句就是：賣炭翁，伐薪燒炭南山中。

有趣的問題就來了，木頭本身就可以當(dāng)柴火燒，為什么古代“賣碳翁”要把樹木砍伐了，然后再燒成木炭售賣呢？直接把木頭劈成柴賣不是應(yīng)該更好嗎？

這個(gè)問題可以有很簡(jiǎn)單的回答，就是作為燃料，木炭比木柴要優(yōu)秀很多，古代城市里的居民本身就要買燃料生火做飯，所以有錢人更愿意選擇效果更好的木炭。

但是，如果我們想要了解，為什么木炭比木材更優(yōu)秀，那么這個(gè)問題就沒那么簡(jiǎn)單了，必須要了解木頭自身所包含的化學(xué)物質(zhì)才行！

一根木頭都包含了什么物質(zhì)？

首先，一根木頭永遠(yuǎn)不可能完全干燥，它會(huì)包含一些水分，這些水分或在細(xì)胞之內(nèi)，或在細(xì)胞之間。

一根剛砍伐的濕木或青木，其含水量甚至能高達(dá)40%到50%，自然曬干的木頭含水量能夠下降到6%，但是一旦環(huán)境濕度提升，它就會(huì)吸收水分。

其次，就是有機(jī)質(zhì)。組成木頭的植物細(xì)胞其有機(jī)質(zhì)基本都集中在細(xì)胞壁，而且它們的細(xì)胞壁非常獨(dú)特，是它們能夠發(fā)展成參天大樹的關(guān)鍵。

植物細(xì)胞壁主要由纖維素，半纖維素，木質(zhì)素，以及其它一些糖類共同組成的粗纖維構(gòu)成。

△ 植物細(xì)胞壁的成分

其中，纖維素占了絕大部分——它能占到木材干重的40%-50%，另外半纖維素和木質(zhì)素兩者總和也差不多能占到的40%-50%。

可以說，任何一根干木頭基本就是由纖維素，半纖維素，木質(zhì)素組成，其它化學(xué)物質(zhì)含量都較少。

我看到有博主形容植物“三素”的關(guān)系，它們就像鋼筋混凝土一樣塑造植物，并且強(qiáng)力支撐起植物。

纖維素具有高強(qiáng)度和穩(wěn)定性，它就像鋼筋混凝土中的沙子、碎石等骨料一樣；半纖維素能夠保持水分和支持纖維素結(jié)構(gòu)，它充當(dāng)了水泥成分；木質(zhì)素具有高硬度和抗壓性，所以它充當(dāng)了鋼筋。

除了細(xì)胞壁包含的有機(jī)質(zhì)之外，還有細(xì)胞內(nèi)部的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核所包含的物質(zhì)，主要包含植物蛋白、果糖、果膠、核酸等等有機(jī)質(zhì)，以及鉀鹽等礦物質(zhì)，不過含量都不算高。

直接燃燒木頭會(huì)發(fā)生什么？

古人燃燒木材僅僅只是為了獲取熱量，但實(shí)際上木材包含的許多物質(zhì)都不會(huì)直接產(chǎn)生熱量，甚至是吸收熱量，阻礙燃燒。

首先就是水分，水分并不會(huì)熱解釋放能量，相反它會(huì)吸收熱量，所以燃燒最先就是要克服水分，讓其蒸發(fā)掉才行。

其次是纖維素和半纖維素，兩者是糖類分子聚合產(chǎn)生的，是所謂的碳水化合物，這意味著它們不僅含有能熱解釋放熱量的聚合碳，也包含了吸收熱量的聚合水。

簡(jiǎn)單地說，木材含量最多的部分——纖維素和半纖維素，它們直接燃燒的話，熱量釋放會(huì)被大打折扣。

接下去是木質(zhì)素，直接燃燒它，不僅無法獲得太多熱量，甚至還會(huì)帶來一些讓人難以忍受的“副產(chǎn)品”。

木質(zhì)素是芳香聚合物，受熱之后會(huì)產(chǎn)生各種芳香酯類、萜烯和醚類物質(zhì)，這些物質(zhì)有一些是可以參與燃燒并釋放熱量的，但它們通常加熱過程中會(huì)變成氣態(tài)揮發(fā)。

木材燃燒過程中出現(xiàn)的煙霧，以及各種獨(dú)特的氣味，基本都是來自木質(zhì)素燃燒時(shí)釋放的各種物質(zhì)。

這些物質(zhì)有一些會(huì)隨著煙囪排出去，有一些則會(huì)黏在鐵鍋的底部，形成黑黑厚厚的鍋灰。

鍋灰的形成會(huì)阻擋熱量傳遞，所以以前燒柴做飯的人每隔一陣子就要鏟一次鍋灰，但是鏟鍋灰可是技術(shù)活，以前的人必須小心翼翼，因?yàn)橐豢阼F鍋對(duì)一家人太重要了。

剩下的是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核包含的物質(zhì)，這里很多其實(shí)都是不可燃的，比如礦物質(zhì)，燃燒結(jié)束后剩下的白色灰燼，主要就是各種礦物質(zhì)。

加工成木炭的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

您可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，木材中那些阻礙燃燒的物質(zhì)，包括聚合水、脂類等等各種非碳部分，其實(shí)都可以通過加熱讓其預(yù)先裂解出來并揮發(fā)掉。

如果加熱過程中沒有氧氣參與的話，那么等所有的其它物質(zhì)都揮發(fā)掉后，就會(huì)留下主要由純碳組成木炭——這才是一根木材真正可用作燃料的部分。

點(diǎn)燃木炭時(shí)，由于沒有任何阻礙其燃燒和吸收其熱量的物質(zhì)，所以木材變成木炭后，會(huì)讓其變得更具燃燒效率。

就熱值而言，木炭為33.5X10^6J/KG，而木柴只有12.6×10^6J/kg，燃燒木炭的溫度可以遠(yuǎn)高于木材，古代煉鐵的時(shí)候只能用木炭作為燃料。

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最重要的是，燃燒木炭只會(huì)得到二氧化碳一種揮發(fā)性的氣體，它沒有氣味，也不會(huì)黏在鍋上。

古代的城市居民，他們沒法自行獲取足夠的柴火，只能通過購買，由于木炭的各種優(yōu)勢(shì)，大家會(huì)更愿意選擇它。

但由于加工的成本，以及加工后的嚴(yán)重“縮水”，木炭的價(jià)格會(huì)比較高，通常也只有相對(duì)富有的家庭才會(huì)選擇。

最后

要把木材加工成木炭，其實(shí)很簡(jiǎn)單，只要將其放入相對(duì)密封厚器具中加熱就可以了，這樣氧氣會(huì)在較短的時(shí)間被消耗，之后碳就不會(huì)再被消耗了。