火焰（常見物理現象）

火焰（常見物理現象）

火焰 （常見物理現象） 次瀏覽 | 2022.06.23 17:52:20 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 火焰常見物理現象

火焰指火的灼熱發光的氣化部分。火焰是一種狀態或現象，燃燒著的可燃氣體，發光，發熱，閃爍而向上升。燃燒既是化學現象，也是一種物理現象。火焰可以給人帶來許多益處，但使用不慎也可產生危害。產生火焰的三個條件是有可燃物，有氧化劑，溫度達到著火點。火焰并非都是高溫等離子態，在低溫下也可以產生火焰。

中文名

火焰

外文名

flame

拉丁文

flamma

應用學科

能源、化學、物理

中文讀音

huǒ yàn

基本含義

可燃液體或固體須先變成氣體，才能燃燒而生成火焰。

主要由于可燃氣體被空氣中的或單純的氧氣氧化而發光發熱。

火焰組成

一般分為三個部分。

（1）內層。深藍色火焰，因供氧不足，燃燒不完全，溫度最低，有還原作用。稱焰心或還原焰。

（2）中層。深紅或淺黃色火焰，明亮。溫度比內層高。稱內焰。

（3）外層。無色，因供氧充足，燃燒完全，溫度最高，有氧化作用。稱外焰或氧化焰。

或分為焰心、內焰和外焰，火焰溫度由內向外依次增高。

（1）焰心。中心的黑暗部分及藍色部分，由能燃燒而還未燃燒的氣體所組成。

（2）內焰。包圍焰心的最明亮部分，是氣體未完全燃燒的部分。含著碳粒子，被燒熱發出強光，并有還原作用，也稱還原焰。

（3）外焰。最外層淺黃或透明的區域，叫做反應區。是氣體完全燃燒的部分。含著過量而強熱的空氣，有氧化作用，也稱氧化焰。[1]

延伸解釋

火焰并非都是高溫等離子態，在低溫下也可以產生火焰。

火焰中心（或起始平面）到火焰外焰邊界的范圍內是氣態可燃物或者是汽化了的可燃物，它們正在和助燃物發生劇烈或比較劇烈的氧化反應。在氣態分子結合的過程中釋放出不同頻率的能量波，因而在介質中發出不同顏色的光。

火焰是能量的梯度場。伴隨燃燒的過程，其殘留物可以反射可見光，與能量密度無關。

火焰可以理解成混合了氣體的固體小顆粒,因為是混合體,單純的說成固體或者氣體都不合理的。因為固體小顆粒跟空氣中的氧氣起反應(受到高溫或者其它的影響),所以可以以光的方式釋放能量。

在物質變為氣態以后，如果從外界繼續得到能量，到一定程度后，它的粒子又可以進一步分裂為帶負電的電子和帶正電的離子，即原子或分子發生了電離。電離使帶電粒子濃度超過一定數量（通常大約需千分之一以上）后，氣體的行為雖然仍與平常的流體相似，但中性粒子的作用開始退居到次要地位，帶電粒子的作用成為主導的，整個物質表現出一系列新的性質。像這樣部分或完全電離的氣體，其中自由電子和正離子所帶的負、正電荷量相等，而整體又呈電中性，行為受電磁場影響，稱為“等離子體”。因為物質的固、液、氣態都屬于“聚集態”，所以從聚集態的順序來說，也常常把“等離子態”稱為物質的第四態。

等離子體現象并不少見。光彩奪目的霓虹燈，電焊時耀眼的火花，閃電、火焰等，都是等離子體發光現象的表現；地球大氣上層的電離層就是等離子體形成的；跟人類關系最密切的太陽也是一個大的等離子體球。在我們的地球上，物質的等離子態算是特殊的，但在整個宇宙中，按質量估計，90%以上的物質處于等離子態，像地球這樣“冷”的固體倒是罕見的。

等離子體服從氣體遵循的規律，但與常態氣體相比，還有一系列獨特的性質。它是電和熱的良導體；粒子在無規則的熱運動之外還產生某些類型的“集體”運動。等離子體中帶電粒子的電磁作用，有時也使等離子體本身像液體一樣，在強磁場的作用下，凝集成具有清晰邊界的各種形狀。因此，在研究等離子體的有關問題時，常把它看成能傳導電流、可以流動的連續介質，也就是把它當作導電流體。這種導電流體的行為和運動，可以用磁場加以影響或控制，也稱它為“磁流體”。

蠟燭的淚狀火焰是熱量造成空氣流上升所致。空氣流在蠟燭火焰周圍平穩流動，并將它聚攏成一點。本生燈的火焰形狀是由空氣流和燃氣流共同控制的。如果本生燈在點燃之前，燃氣沒有同空氣混合，燈的火焰就會是紊亂的，看上去像一條黃色的帶子在微風中舞動。如果空氣事先同燃氣混合，那么火焰的溫度要高得多，形狀也規則得多，是帶點藍色的圓錐形。無論何種方式，火焰的形狀同重力有關，尤其是這樣一個事實：熱空氣的密度比冷空氣低，因此會向上升。在失重狀態下，這種“對流”的效應就不再發揮作用了，火焰的形狀更像球形。

火是物質分子分裂后重組到低能分子中分離、碰撞、結合時釋放的能量。火內粒子是高速運動的——高溫高壓就是這個目的。雷擊能電離，那么高速碰撞一定也能電離，不然效果不可能一樣。可以認為火是電離了的氣體——等離子氣體。這就是為什么雷殛的尸體都有燒傷的癥狀。

綜上所述，火焰內部其實就是不停被激發而游動的氣態分子。它們正在尋找“伙伴”進行反應并放出光和能量。而所放出的光，讓我們看到了火焰。

本質分析

火焰的本質是放熱反應中反應區周邊空氣分子加熱而高速運動，從而發光的現象。

化學反應中當反應物總能量大于生成物總能量時，一部分能量以熱能形式向外擴散，稱為放熱反應。向外釋放的熱能在反應區周圍積聚，加熱周邊的空氣，使周邊空氣分子做高速運動，運動速度越快，溫度越高。火焰按照距反應區距離由近至遠分為：1、焰心，粒子運動速度低，光譜集中在紅外區，溫度低，亮度最高。2、內焰，粒子運動速度中等，光譜集中在可見光部分，亮度最低，溫度較高。3、外焰，粒子運動速度最快，光譜集中在紫外區，溫度最高，亮度較高。

反應區向外釋放的能量從焰心至外焰逐漸升高，然后急劇下降，使火焰有較清晰的輪廓，火焰與周圍空氣的邊界處即反應能量驟減處。

參考資料