關於火的小知識:它究竟是固體?還是液體?或者是其它什麼形態?

坐在營火的旁邊,你可以感受到它的熱度,聞到燒木材的煙味,聽見木材被燒裂的聲音。如果你太靠近,你的眼睛會感到灼燒,你的鼻孔會感到灼痛。你可以目不轉睛一直盯著明亮的火焰看,但是它們會在扭曲,閃爍中無限迴圈。所以你到底是在看什麼?很明顯,火焰並不是固體,它們也不是液體。和空氣混合在一起,它們比較像是氣體,但比空氣更可見,也更短暫。就科學上來說,火和氣體不同,因為在同樣的狀態下,氣體可以無限期地存在,而火最終都會燒盡。

關於火的小知識:它究竟是固體?還是液體?或者是其它什麼形態?

有一種誤解是認為火是電漿——物質的第四種相。在這種相中,原子被剝去了電子,和火一,但和其他物質不一樣,電漿不會在地球上。存於穩定的狀態中。電漿的形成,只會發生在氣體接觸到電場時,或是加熱到數千、數萬度的高溫時。相對之下,用木材和紙當燃料來燃燒,只會有幾百度的高溫,遠低於一般認定的電漿標準。所以,如果火不是固體、液體、氣體或電漿,那還剩什麼可能性?結果發現,其實火根本不是物質。火是我們對某種化學反應的感官體驗,這種化學反應叫做燃燒反應。

關於火的小知識:它究竟是固體?還是液體?或者是其它什麼形態?

某種方面來說,火就像是秋天樹葉改變顏色、水果成熟時的氣味,或是螢火蟲的閃光。上述這些都是感官線索,表示有一項化學反應正在發生。火的差別在於它同時連結了我們的好幾種感官,創造出一種生動的體驗,讓我們以為是來自實體。

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燃燒創造出的感官體驗,用的是燃料、熱,以及氧氣。在營火中,當木料被加溫到它們的點火溫度時,它們的細胞壁會分解,把糖以及其他分子釋放到空氣中。這些分子接著會和空氣傳播的氧氣發生作用,創造出二氧化碳和水。同時,木料中含有的任何水份都會蒸發、擴張,並造成它周圍的木頭破裂,然後跑出來,發出的令人滿足的“霹啪”聲。隨著火的溫度上升,燃燒造成的二氧化碳和水汽會擴張。現在它們的密度比較低,會以越來越細的柱狀形式上升。地心引力造成這種擴張和上升,所以火焰的特徵之一。就是頂端是尖細的。

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若沒有地心引力,分子不會因為密度而分開,火焰的形狀就會完全不同。我們能看到這些,是因為燃燒也會產生光。分子被加熱時會發射出光,光的顏色會依分子的溫度而有所不同。最熱的火焰是白色或藍色。火中的分子型別也會影響火焰的顏色。比如,木料中若有未作用的碳原子,就會形成一叢一叢的煤煙,上升到火焰中,併發散出我們在想象營火時會想到的橘黃色光。像是銅、氯化鈣,以及氯化鉀這些物質會有它們自己獨特的顏色,造成不同的混合色。除了多彩的火焰之外,火一邊燒也會一邊持續產生熱。這些熱就會讓燃料保持在點火溫度之上,進而維持著火焰。

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不過,最終,再熱的火也會燃料或氧氣用盡。接著,那些扭曲的火焰就會發出最後的嘶嘶聲,隨著一縷煙消失,好像從來沒有在那裡存在過一樣。

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參考資料

1。Wikipedia百科全書

2。天文學名詞

3。 Lilian Chiu- Helen Chang-藻

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