那么,气态如何才能过渡到等离子态呢?一般需要超过3×10^6 V/m的电场强度或几千摄氏度以上的高温,因为只有在这样极端的条件下气体分子才会部分或全部失去电子形成正负离子。对于空气而言,在标准大气压下需要加热到约1.4万摄氏度才能转变为等离子态。然而,我们常见的火焰温度如下表所示:
可见,多数火焰的温度距离使得空气分子变为等离子态还有很明显的距离。因此,我们所看到的多数火焰就是在发生剧烈的燃烧反应的气体。气体间或者气体与木柴等固体可燃物的分子间发生碰撞而反应。该反应本身是放热的,这些热量又会加速其他气体分子,从而继续发生碰撞,这正是在燃烧时火焰中发生的事情。同时,火焰会发出一定颜色的光,这取决于燃烧介质的组成,也与温度有关。
当然,这并不意味着火焰中不可能存在等离子态,某些高温火焰可能带有微量极低电离度的等离子体。
参考资料:
[1]焰 - 维基百科
[2]火是等离子体吗?
[3]等离子体 - 维基百科
[4]等离子体 - 《中国大百科全书》第三版网络版
[5]麦克斯韦-玻尔兹曼分布 - 维基百科
by 云开叶落
Q.E.D.Q7如果空气中是纯氧没有其他杂质会怎么样?
by 思思
答:山林中清新的空气(氧含量略高)往往让人更加心旷神怡。氧气在生态系统中扮演着至关重要的角色,生物演化史上,氧气浓度的升高具有重要意义。一方面,其促进形成了能有效阻挡紫外线的臭氧层,一方面,其促发了有氧呼吸的出现大幅提高了生物获取能量的效率[1]。也让我们不禁想,氧气浓度是不是越高越好呢?乃至把空气换成纯氧行不行呢?
如果我们假定,地球的空气一下子以等体积的方式换成了纯氧。实际上这并不是一件美妙的事情。氧气的分子量将导致气压升高,将带来肺部不适甚至危险;氧气浓度变高之后还将导致动物的新陈代谢加快从而加速衰老;长时间在过高的氧气浓度实际上会导致动物的氧中毒现象,因为氧气实际上是一种氧化剂,体内要有足够水平的还原剂与之相匹配。也即,人类若不立即采取紧急措施,将无法存活。此外,植物没有了二氧化碳,将无法进行光合作用从而无法继续生长,只能在呼吸作用和光合作用之间维持平衡从而不能再为整个生态系统提供能量。此外,氮循环也是生态系统重要一环,没有了氮气同样会导致可怕的后果。当然,厌氧生物也会表示非常不乐意。更麻烦的是,由于氧气是助燃剂,高氧气浓度将导致山火极易发生,可能几次打雷就导致全球的森林毁于大火。
不同生物地球化学模型估计的显生宙大气含氧量变化|图源自文献[2]
也许这样的假定不甚合理,怎么能突然替换呢,能不能以适应生态系统的方式慢慢替换呢?实际上,地球生态演化史上确实有过两次“大氧化事件”,指氧气含量占比在短期内剧烈升高,被认为在环境因素上促进了生物的演化。值得注意的是石炭纪时期,氧气含量达到了历史的顶峰,有35%之高[2],此时的生态非常有趣,比如存在各种巨型昆虫。