• 火到底是什么?答案比你想象的更離奇

    火是一種古老的技術,幫助了我們塑造人類進化.我們的祖先使用火為了安全、烹飪和保存食物。他們圍著跳動的火堆聚集,分享故事,傳遞文化知識,建立社區。

    如今,火已成為重要的工業工具。它依然融入我們的日常生活和儀式中(比如吹滅生日蛋糕上的蠟燭)。

    正如數百萬年前一樣,火能夠塑造我們的景觀,擁有毀滅性和重振整個生態系統。

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    火如此熟悉,卻又難以定義。火到底是什么?

    我們先從一個更容易回答的問題開始。

    火的原料是什么?

    點燃火焰需要三樣東西:燃料(燃燒物)、氧氣,以及初始火花或熱源。這被稱為火三角,但你也可以把燃料和氧氣稱為“反應物”,初始熱量稱為“活化能”。

    對于叢林火災來說,有機物(如木材)提供了燃料。空氣中存在氧氣,活化能可能來自多種來源,例如閃電或者人類活動。

    如果我們去除其中一個反應物,火就無法繼續燃燒。撲滅叢林火災時,可以通過以下方式去除熱量用水撲滅火焰.水被轉化為蒸汽,蒸汽也通過排擠空氣來撲滅火焰。燃料可能被火災本身消耗殆盡,或通過危險減免措施提前移除,或者文化焚燒.

    火很難定義。(Pixabay/Pexels)

    火的主要“產物”是能量,以及二氧化碳和水蒸氣。當燃料超過燃燒所需的氧氣時,比如叢林火災,可能會有額外的產品。

    其中一種是煤煙,是微小、半燃燒的碳顆粒。這些產品相互作用,提供了我們在經歷火災時所感受到和看到的效果。

    我們從火中感受到的溫暖來自能量輻射以熱的形式向外擴散。該熱氣體產物上升因為它們的密度低于周圍較冷的空氣。這些氣體攜帶著煙塵顆粒,由于高溫,會發出黃橙色的光芒.

    在叢林火災或篝火中,我們感受到的就是燃燒的煙灰。火焰實際上遠遠超出我們能看到的地方。隨著煙灰上升,它冷卻并發出我們看不見的顏色,比如紅外光.

    那么,什么是火?

    顯然它不是液體或固體。雖然火焰確實涉及高溫氣體,但火焰只存在于火焰燃燒時。它們本身并不穩定,我們也無法像二氧化碳或水蒸氣那樣在容器中收集火焰。因此,火焰和火不是氣體。

    我們也可以排除等離子體——第四物質狀態.等離子體類似于極熱氣體,但存在一些關鍵區別。

    等離子體中蘊含的熱能如此之大,以至于等離子體中的原子會被電離,這意味著它們無法再保持所有電子。等離子體就像一鍋帶電粒子的湯,包括電子和電離原子,能夠導電并響應磁場。

    在最猛烈火災的最熾熱區域,可能存在足夠的電離原子形成弱等離子體區域.然而,等離子體本身并不穩定,火焰整體上并不像等離子體那樣表現。

    相關報道:我們與火的關系正在制造燃燒的冰河時代

    事實上,火根本不是物質。火是流程.這是一種叫做燃燒的化學反應。

    這是地球獨有的過程

    氣體和等離子體無處不在宇宙中,但我們所經歷的火焰——可見的氧氣火焰——似乎是地球獨有的。

    地球本身由塵埃和氣體形成圍繞著一顆年輕的太陽,太陽熱得幾乎完全是等離子體。宇宙是數萬億個星系每個都充滿了恒星和可能的行星系統,所以外面有大量的氣體和等離子體。

    與此同時,我們的地球是宇宙中唯一的地方火災已知可能發生。

    這是因為火的關鍵成分之一——穩定的氧氣供應——是生命的副產品.據我們所知,生命只存在于地球上。

    艾瑪·布朗數學與物理講師,澳大利亞昆士蘭大學

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