燃烧时的火焰为啥只往上走不往下走?
时间:2022-07-07 06:26:51 来源:科普之家 作者:时空通讯 栏目:头条 阅读:22
这是地球上特有的现象,或者说与地球环境相仿星球上的一种现象。
具体说,要有重力和空气存在,火焰才会向上燃烧。
有了重力,才有上下之分。宇宙中本来是没有上下的,左右是根据人类自己所处方位来判定的。
由于地球有了重力,人类被牢牢吸在地面上,才感觉地下是下,天上是上。
我们地球是漂浮在太空的一颗星球,从太空角度来看,是没有上下的。
由于受到太阳引力作用,地球一直围绕着太阳公转。地球的角速度正好与太阳引力相抵消,因此就一直围绕着太阳转,既逃不出太阳引力,也不会被太阳引力拽到它身上去。
如果要说地球的上下,则太阳那里为下,地球要逃脱的方向为上。
但我们在地球上由于受到地球重力影响,就不是这样感觉,而是看到太阳高高的挂在天上,是在“上面”。
但我们想没想过,当太阳落山后,到了地球的另一面,太阳就踩在了我们脚下了呢?
这样一想,就应该理解上下只是个相对概念,而且是我们在地球上人类的感觉吧?
如果到了太空,没有了重力或者低重力状态,人们漂浮在飞船里,就没有了上下之分,水珠也不会滴落,就像一个玻璃弹珠漂浮在空中;火当然也不会往上走,也是一个圆团状漂浮在空中。
当然人们或许还有上下的感觉,那是因为飞船设计还是根据人类操作习惯,有上下正反之分的。由于视觉习惯的影响,人们还会认为有上下。而水珠和或火团,也会由于人在里面有空气扰动,会有些飘忽变化,摇曳不定。
在地球上,有大气圈,而热胀冷缩是大自然规律。所谓热胀冷缩,本质是由于物质内部的粒子(分子、原子),由于温度上升或下降,震动幅度会加大或者减小,这样温度越高,粒子震动幅度就越大,物质就会膨胀,而温度下降粒子震动幅度就会减少,物体就会收缩。
温度是表示物体冷热程度的物理量,实际上就是物体分子热运动剧烈程度定量描述。
同等质量的物体膨胀了,体积就大了,密度就减小了,在重力下就显得轻了,因此浮力就增加,就会出现热的东西往上升,冷的东西往下沉现象。空气是这样,而火是在空气中燃烧的,当然就随着热空气上升了。
地球上的大气就是根据热胀冷缩的原理,并且受到月亮、太阳等天体的潮汐力,而发生流动的,形成冷热空气对流,就出现了风霜雨雪电闪雷鸣的气候现象,丰富了我们的生活,给生命以生机。
我们烧开水也是这个原理。热水上升,冷水下沉,这样火才能够在锅或壶的地下把水烧开,水烧开沸腾现象也是热胀冷缩、热对流的原理。
但有一些物质也有一些特殊的性质,比如水,在4℃时密度最大,高于4℃会热胀,低于4℃会“冷胀”,因此一瓶满水结冰会胀破封闭的玻璃瓶就是这个道理。
还有锑、铋、镓和青铜等一些物质,也有这种特性。
火焰是燃烧着的气体,遵循热胀冷缩的规律。燃烧是化学现象,也是物理现象。因为着火一定要使物质发生相变,也就是首先要把液体或者固体变成液体,才能发生燃烧,这是物理变化;而燃烧是某种物质变成另外的物质,这是化学变化。
人们点火过程就是为了是物体变成气体。有些物质容易挥发变成气体,如汽油,就很容易点燃,甚至爆炸;有些物质变成气体较难,就较难点燃,如木材。
当化学反应过程生成的能量,以热能形式向外扩散,就叫放热反应。这些被释放的热能在反应区周围聚集,加热了周边的空气,使空气分子高速剧烈运动,速度越快,温度就越高。
因此,火焰的本质就是放热反应区周边空气分子被加热,而高速运动的发光现象。
由于燃烧过程不同区域粒子运动速度的不均衡,火焰呈现出不同的层次,如焰心、内焰、外焰。
焰心粒子运动速度最低,内焰其次,外焰粒子运动速度最快。因此内焰温度最低,外焰温度最高,亮度也高。
温度越高物体的膨胀系数就越大,在重力条件下,就显得越轻了,因此火焰当然就上升了。
总结:火焰在地球上朝上的现象,是由于在地球重力和空气条件下形成的,是物质热胀冷缩的属性决定的。
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