看得出,火焰与闷烧是相对应的,一个发光,一个不发光。
那火焰到底是物质还是现象呢?如果是物质的话它一定会受到重力的作用,如果只是一种现象的话就谈不上受不受重力了。
火焰其实是一种发光现象。当可燃物达到一定的温度时就会进入白炽状态,也就是产生了可见光的状态。
白炽状态的实质是,可燃物中的粒子由于吸收了大量的能量而释放出光子,光子也就是组成我们看到的光的基本单位。
既然火焰是一种现象,那意味着单独讨论火焰受不受重力是没有意义的,我们想探究的问题的本质并不在这里。
图为:浮力
一种与重力相反的力——浮力
公元前245年,阿基米德在洗澡的时候灵感乍现,发现了浮力原理。
他认为,浸入水中的物体会受到一个竖直向上的力,这个力的大小等于物体出的水的重量。
这一发现推广开来就是:处于流体(气体、液体)的中物体,各个表面所受到的流体的压力的总和(矢量和)就是浮力。
掉进水里的东西的会浮上来,有的则会沉底,这是因为有的物体在水中的浮力比重力大,有的物体则浮力比重力小。
与浮力息息相关的一个概念是密度。密度是一个用来描述物体的疏密程度的物理量,它是指一单位的体积中含有的质量。这可以从它的基本单位kg/m^3中看出。
从密度角度我们可以更简明的描述物体的上浮与下沉:依旧用水举例子。
对于处于水的物体而言,当它的密度大于水的密度时下沉,当它的密度小于水的密度时上浮,当二者密度相等时物体则悬浮于水中
同样的道理在空气中也是如此。
当空气中各部分受热不均时,温度高的气体密度会变小从而上升,而温度较低密度相对较大的则下降,补充上升空气留下的空位。
这也就是空气中的对流现象的本质。
火焰到底是如何形成的
根据前面的叙述,相较于火焰受不受重力这个问题,我们更应该探究的是火焰是如何形成的,或者说它为什么呈现出我们看到的形状。
我们以燃烧的蜡烛为例,为什么它的火焰呈现出笔直向上的态势?
其实,蜡烛中的可燃物是石蜡,石蜡的熔点在50℃左右,沸点大概是300-500℃。点燃蜡烛的过程实则是石蜡固态转变为液态再转变成石蜡气体的过程。
石蜡气体在外部温度的影响下进入白炽状态,其内部的粒子吸收了大量能量开始释放光子,从而我们看到了蜡烛的火焰。
因为光子由石蜡气体中粒子释放,所以火焰的形状也就是石蜡气体的分布位置。火焰是细长而且呈上升形式的,我们可以说,石蜡气体是呈上升状态的。