火焰颜色与温度对照图(火焰的九个等级)
2021/5/13
火到底是什么？
fire time
嘿，你！你知道什么是火吗？你知道它是如何产生的吗？我不是说如何打开炉子或点燃火柴。我的意思是，你知道当你把热量聚集在燃料上，它突然起火时到底发生了什么吗？为什么热首先会产生火？为什么火焰的底座是蓝色的， 顶部是红色和橙色的？为什么火会发出光？为什么火需要氧气？
你在那里，自豪地称自己为智人——一只知识渊博的猿类——并感到自鸣得意。然而，你不知道关于火的第一件事。你那在100万年前掌握火的咕咕叫的穴居人祖先可能比你更了解火。当你和我可能需要一个火焰喷射器——或者至少是一些火柴——来生火的时候，你的祖先早就已经生好了火。
你不觉得是时候了解这个炎热、燃烧的和神秘的东西了吗？事实证明，火并不难理解。。
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什么是燃料？
XING JI QIAN YAN
你知道的，这个世界是由原子组成的。（我们就不讨论比原子还小的东西了）
你可能也知道，像乐高一样，两个原子就可以组成新的物质。
这种让在一起的力量被称为化学键，有各种各样的，如离子键，共价键，和氢键。但不要担心，我们不需要深入了解这些键细微差别。将化学键视为从原子中伸出的小钩子就行了。
你可能也听说过分子。这是一种更大的由原子构成的更大的结构：
例如，当两个氢原子与一个氧原子一起时，它们就会形成我们所说的H2O分子，即水分子。
当你在玻璃杯里有大量的这种H2O分子时，那就成了一杯水。
燃料，就像那杯水，是一大堆分子。然而，与水不同，它是一堆分子与另一组分子发生反应，以热的形式释放能量。你可以把它看作是燃料的分子，与不小心进入的氧分子（O2）的战斗：
具体来说，化学反应是当这些讨厌的氧分子如此接近燃料分子，以至于争吵变成物理的攻击，拳头开始乱飞，他们的愤怒都试图打破对方的化学键，然后解决他们讨厌的对手。
当氧气和燃料分子互相拳打脚踢时，就会有大量的热量被释放出来。
这种热能储存在分子的化学键中，当分子在战斗中被分离时释放出来。
一旦争吵结束，尘埃落定，当化学反应完成时，每个人都感到惊讶，我们最终得到了新的分子——新的原子排列。
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为什么你需要热量才能起火
XING JI QIAN YAN
热只不过是动能。这是原子晃动和移动的速度。因此，如果某物是冷的，则意味着它的原子在轻轻晃动：而如果某样东西是热的，这意味着它的原子在剧烈地晃动。
例如，下面的分子由三个混淆的原子组成，具有低动能——运动很少——因此对应于一个相当冷的分子：
另一方面，这个剧烈运动的分子具有高动能，因此对应于一个在大量热量下的分子：
现在，考虑在室温下在某个地方的木柴原木。会发生什么事？它会随着你的裤子和头发自发地起火吗？当然不是！即使你盯着木头不断地念着哈利波特的咒语 "熊熊烈火"， 木头也不会着火。因为这里太冷了。木材中的碳氢化合物将只是以轻松的步伐晃动，同时周围空气中的氧分子会轻轻地从原木上反弹：
什么都没发生，不会发生化学反应。只要碳氢化合物以固体形式安全地存放在木柴中，氧分子和碳氢化合物就不会进入战斗——不会有反应。只有当我们能让他们两者混为一起时， 他们才会做出反应。
这意味着，如果我们想要燃烧木材，我们必须把碳氢化合物从原木中拿出来，进入空气中。我们这样做的方式是应用热量。因为如果我们添加越来越多的热量，分子开始越来越剧烈地摇晃：
如果我们继续为这种狂热增添热量，震动最终变得非常剧烈，以至于将长长的碳氢化合物链粘在一起的化学键开始破裂：
铁链被撕开，碎片像气体一样抛向空中。换句话说，木材中的燃料被蒸发。
这种蒸发的技术术语是热解。这是当分子因热而分裂。此外，这是燃烧所需的第一步——将燃料转化为火。
但是一旦它们在那里——一旦兴奋的氧气和碳氢化合物分子在热空气中交织在一起——它们就会准备好隆隆作响，上面的分子战斗就开始了。额外的热量将蒸发更多的碳氢化合物的木材，然后也进入与氧气的战斗，释放更多的热量，这使更多的木材变成气体，然后也与氧气反应，增加更多的热量。
换句话说，通过添加一些初始热量来撕裂木材中的碳氢化合物，我们点燃了一把火——我们开始了自我维持的连锁反应，在这种反应中产生的热量越来越多，从木材中蒸发出越来越多的燃料。由于整个过程涉及如此多的热量，我们就有的一个巨大的热源，在那里你终于可以烤肉了。
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火中的光从何而来
XING JI QIAN YAN
现在，您了解初始火花如何蒸发一些碳氢化合物，以及由此产生的气体如何与空气中的氧气发生反应，释放出大量热量。所以你现在明白为什么火是热的。但是为什么火也会发出光呢？为什么有可见的火焰？
事实证明，火中有两个光源：化学发光和发亮。
化学发光是发光棒发出的光的类型。它不是来自热，而是来自化学反应。例如，发光棒包含两种类型的化学物质，当它们被分开时，你将打破它们之间的屏障。此时，这两种化学物质开始以产生光的方式混合和反应。
在火焰的情况下，这是同样的想法：碳氢化合物和氧气的反应，他们发光的方式不仅是来自热，而且还有化学反应，发出的具体光正好是蓝色的。
这解释了为什么火焰是部分蓝色的。但是蓝色区域上方的黄色、橙色和红色部分呢？
当白炽灯泡中的钨丝变得非常热时，它就会开始发光。这是当黑色和固体的东西，如铁棒，变得热时，它开始会发光。
而燃烧正是火焰的黄色部分所发生的情况：固体发热，以至于它开始发光。
但现在你可能想知道什么固体在发光，火焰中是不会漂浮着铁棒的吧。其实是其他固体的东西漂浮在火焰中。
要了解这些固体是什么，我们要考虑一下氧气和碳氢化合物分子：
当他们都太过于接近对方时，一场激烈的拳打脚踢爆发了：
化学键像以前一样被分离，分离的原子然后重组形成新的分子。事实证明，这些新分子实际上是H2O（水）和二氧化碳（二氧化碳），还有一些剩余的碳：
产生二氧化碳可能不会让你感到惊讶。我的意思是，我们都听说过燃烧碳氢化合物会产生二氧化碳（毕竟这就是推动气候变化的原因）。但是为什么还剩下一些碳呢？嗯，因为没有足够的氧气来形成另一个二氧化碳！我们需要每个红碳原子两个蓝色氧原子来形成二氧化碳，但我们只剩下一个氧气。因此，每当空气中的氧气太低时，在大多数情况下都会发生这种情况，我们就会得到一些剩余的碳，然后形成固体。
具体来说，剩余的碳原子开始形成固体束，我们称之为烟灰。由于周围有如此多的热量，这些黑色和固体的烟尘束开始发光，就像一个热铁棒。因为有数以百万计的这样的烟尘颗粒，它们都是发光的热和明亮的，我们就得到一束黄色的火焰。当烟尘在漂浮中开始冷却时，它会停止发光的黄色，转而变成较冷的红色，这就是为什么火焰在顶部附近是红色的。
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总结
XING JI QIAN YAN
所以，你现在了解一切了。发现火一百万年后，你知道它是什么东西了。
如果有人问你什么是火，你现在可以自豪地告诉他们，这是燃料的汽化，然后与空气中的氧气反应的过程中，释放热量和蓝光，与副产品被烟灰，发光黄色由于高温。
但是，如果你想真正打动他们，那就这么回答：火是燃料的热解的结果，通常是碳氢化合物，然后经历一个快速的氧化反应，产生白炽热碳颗粒作为副产品。如果他们只是盯着你看， 那就简单地再说一遍， 然后速度再慢一点。
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星际前沿
XING JI QIAN YAN
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