首页 为什么火焰在重力效果下不会“掉下来”?失重下的火焰会怎么样?

为什么火焰在重力效果下不会“掉下来”?失重下的火焰会怎么样?

咱们知道,地球上的全部物体都会遭到重力的效果。咱们没有了重力,整个地球都会乱了套。但有一种东西形似不受重力的效果,它老是在原地漂浮乃至还会上升,这种东西是什么呢?答案是火焰。焚烧的火焰好像确实没有分量…

咱们知道,地球上的全部物体都会遭到重力的效果。咱们没有了重力,整个地球都会乱了套。

但有一种东西形似不受重力的效果,它老是在原地漂浮乃至还会上升,这种东西是什么呢?

答案是火焰。

焚烧的火焰好像确实没有分量,由于咱们从来没有看到它“掉下来”过,这到底是为什么呢?

重力——地球的“镇球”之力

1687年,英国物理学家牛顿宣布了《自然哲学的数学原理》,在该书中他论述了万有引力规律。

万有引力规律指出,任何物体之间都存在彼此吸引力,这个力的巨细与它们的质量成正比,与它们间隔的平方成反比。

图为:万有引力示意图

万有引力规律也被成为牛顿第一规律,是自然科学范畴中最重要的规律之一。它的发现也为天体力学的出现奠定了根底。

日子在地球外表上的咱们与地球之间相同存在万有引力,它的首要表现方式便是咱们熟知的重力。

但重力并不彻底等于万有引力,这是由于地球在自转咱们也跟着转,转的时分需求向心力,向心力从何而来?只能是用万有引力中的一部分来充任。

所以,关于地球上的物体而言,万有引力实际上是重力与向心力的合力。仅仅由于向心力过于细小才被忽略不计的。

由于有了重力,地球上的全部物体才干安安稳稳待在地球外表不会乱飘,抛出的物体才干又返回地面。

焚烧是怎样一回事?火焰是物质仍是现象?

焚烧是一个快速的开释热量的进程,其实质是可燃物与氧化剂彼此效果氧化复原反应时,化学能快速开释为热能和辐射能的进程。

依照能量传递的方法,能够将焚烧分为缓燃和爆轰两大类。日常日子中绝大部分的火都归于缓燃,而爆轰首要见于炸药之类。

要发生焚烧现象有必要具有三个要素:可燃物,助燃剂以及不低于燃点的温度。这三种要素也被成为焚烧“铁三角”。

依照咱们的知识,焚烧一般会发生火焰,但并不是一切的焚烧都会发生火焰,有的焚烧只会放出白烟,这种焚烧也被成为闷烧。

看得出,火焰与闷烧是相对应的,一个发光,一个不发光。

那火焰到底是物质仍是现象呢?咱们是物质的话它必定会遭到重力的效果,咱们仅仅一种现象的话就谈不上受不受重力了。

火焰其实是一种发光现象。当可燃物到达必定的温度时就会进入白炽状况,也便是发生了可见光的状况。

白炽状况的实质是,可燃物中的粒子由于吸收了许多的能量而开释出光子,光子也便是组成咱们看到的光的基本单位。

已然火焰是一种现象,那意味着独自评论火焰受不受重力是没有意义的,咱们想探求的问题的实质并不在这里。

图为:浮力

一种与重力相反的力——浮力

公元前245年,阿基米德在洗澡的时分创意乍现,发现了浮力原理。

他以为,浸入水中的物体会遭到一个竖直向上的力,这个力的巨细等于物体出的水的分量。

这一发现推行开来便是:处于流体的中物体,各个外表所遭到的流体的压力的总和便是浮力。

掉进水里的东西的会浮上来,有的则会沉底,这是由于有的物体在水中的浮力比重力大,有的物体则浮力比重力小。

与浮力休戚相关的一个概念是密度。密度是一个用来描绘物体的疏密程度的物理量,它是指一单位的体积中含有的质量。这能够从它的基本单位kg/m^3中看出。

从密度视点咱们能够更简明的描绘物体的上浮与下沉:仍旧用水举比如。

关于处于水的物体而言,当它的密度大于水的密度时下沉,当它的密度小于水的密度时上浮,当二者密度持平时物体则悬浮于水中

相同的道理在空气中也是如此。

当空气中各部分受热不均时,温度高的气体密度会变小然后上升,而温度较低密度相对较大的则下降,弥补上升空气留下的空位。

这也便是空气中的对流现象的实质。

火焰到底是怎么构成的

依据前面的叙说,相较于火焰受不受重力这个问题,咱们更应该探求的是火焰是怎么构成的,或许说它为什么出现出咱们看到的形状。

咱们以焚烧的蜡烛为例,为什么它的火焰出现出垂直向上的态势?

其实,蜡烛中的可燃物是白腊,白腊的熔点在50℃左右,沸点大概是300-500℃。点着蜡烛的进程实则是白腊固态转变为液态再转变成白腊气体的进程。

白腊气体在外部温度的影响下进入白炽状况,其内部的粒子吸收了许多能量开端开释光子,然后咱们看到了蜡烛的火焰。

由于光子由白腊气体中粒子开释,所以火焰的形状也便是白腊气体的散布方位。火焰是细长并且呈上升方式的,咱们能够说,白腊气体是呈上升状况的。

图为:火焰对流示意图

白腊气体为什么会上升?

咱们上面现已说过对流现象,而白腊气体的上升正是归于对流现象。

遭到加热的白腊气体由于热膨胀导致密度变低,然后上升,而周围的冷空气密度相对较大,所以沉降在白腊气体下方。

咱们也能够说,是冷空气将白腊气体抬升,使得火向上焚烧,然后火焰出现向上的态势。

图为:正常重力和微重力火焰比照

能够看出,火焰的构成的本源仍是离不开重力的。国外有项试验发现,蜡烛的火焰在无重力环境下是呈球形的。

这是由于没有了重力也就没有了浮力,没有了浮力就没有了对流现象,白腊气体不会被抬升或揉捏,它会向任何方向飘散,所以火焰呈球形。

图为:太空点着的火焰

最终

小小的火焰中有如此大的天地,而这正是科学的魅力地点。日子中有许多咱们习以为常的现象,其背面的原理值很得咱们去探求。

趁便慨叹一句,看来在这个星球上没有什么物体是能够逃脱重力的捆绑的!

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