有没有想过火是由什么构成的?火会产生光和热,但它的化学成分或物质状态是什么? ——火是由什么构成的? 火是一种叫做燃烧的化学反应的结果。在燃烧反应的某一点,称为着火点,产生火焰。火焰通常主要由二氧化碳、水蒸气、氧气和氮气组成。 在通常的燃烧反应中,碳基燃料在空气(氧气)中燃烧。火只包含来自燃料的气体,二氧化碳,水,氮和氧。然而,不完全燃烧产生了许多其他的可能性。煤烟是不完全燃烧的主要成分。煤烟主要含碳,但也可能出现各种有机分子。在火中发现的其他气体包括一氧化碳,有时还有氮氧化物和硫氧化物。 蜡烛的火焰由蒸发的水、二氧化碳、水、氮、氧、足够热的煤烟和化学反应产生的光/热组成。 ——无氧火 火实际上可以不需要氧气。是的,最常见的氧化剂是氧气,但其他化学物质也起作用。例如,用氯作为氧化剂燃烧氢也会产生火焰。反应的产物是氯化氢(HCI),所以火由氢、氯、HCl、光和热组成。其他的组合是氢、氟、肼和四氧化二氮。 ——火的物质状态 在蜡烛火焰或小火中,火焰中的大部分物质由热气体组成。非常热的火释放出足够的能量来电离气体原子,形成一种叫做等离子体的物质状态。含有等离子体的火的例子包括等离子体火炬和铝热剂反应产生的火。 气体和等离子体的主要区别在于粒子与其电荷之间的距离。气体由分布广泛的分子、原子和离子组成。等离子体中粒子之间的距离要大得多。此外,等离子体中的粒子几乎都是带电粒子(离子)。 ——为什么火是热的? 火发出光和热是因为产生火焰的化学反应是等热的。换句话说,燃烧释放的能量比点燃或维持燃烧所需的能量要多。要发生燃烧并形成火焰,必须有三样东西存在:燃料、氧气和能量(通常以热的形式)。一旦能量开始反应,只要有燃料和氧气存在,反应就会继续进行。 ——冷火 虽然所有的火都产生热量或放热,但有些火比其他火更冷。所谓的冷火是指燃烧温度低于400°C(752°F)的火。在这个温度下,火焰是看不见的,但反应仍在进行。虽然冷火在地球上相当罕见,但科学家们已经在太空中制造出了冷火。在微重力环境下,火以球形火焰燃烧。冷火的燃烧方式不同于常规燃烧。通常情况下,火的热量(和重力)将燃烧产物推离反应。在冷却的火焰中,这些产物保持在反应范围内并进一步参与。最后,冷火可以烧掉它的废物。 在地球上,较冷的火焰来自某些挥发性燃料。例如,酒精产生的火焰比乙炔更冷。氧气的供应也很重要。当氧气有限时,反应也有限,使火更冷。