【身边自然】火是固体、液体,还是气体?
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【身边自然】火是固体、液体,还是气体?

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喜马拉雅的朋友,你好,欢迎收听《给孩子的博物启蒙课》,我是小亮老师。


在民国时候,北京天桥有一些摆地摊变戏法的艺人,这些人在变戏法的时候,往往还要念一念咒语,其中有一个就是“12345,金木水火土,要把戏法变,还得抓把土”。金木水火土,大家肯定都听说过,就是中国一个传统学说,叫五行学说。中国人认为世界是由金木水火土,这五种元素构成的。


在古代的印度、欧洲也有类似的说法,他们认为世界是由水气火土,或者是地火水风这些元素构成的。不管是哪一种,你发现了没有?全部都有火参与,人们认为火是世界上一个非常重要的东西,我们整个世界上少找不了它。而且人们还认为,火是跟其他的那几种元素完全不一样的一种物质。你看什么金木水土,这都是看得见摸得着的东西。但是火呢,你是能看得见,却摸不着。这就很奇怪了。火到底算一个什么样的东西呢?今天跟大家来说一说。


首先,咱们说一说火和焰。咱们生活中总是“火焰、火焰”的这么叫。其实在物理学上,火和焰是两个概念。


火,标准的定义是物质在快速的氧化过程中发光发热的现象。


什么叫氧化?比如说,有一节大铁棍扔在地上了,过几年你去看它的表面上生锈了,这就是氧化。但是,一根铁棍要放到生锈,那要放很长时间,所以是属于缓慢的氧化。但是,如果一个东西着火了,那它就是一个快速的氧化。


快速氧化的时候,它就不会悄无声息地、肉眼很难发觉了,它就会发光发热。这就是火。但是呢,火只是一种现象,火不是一种物质,它只是物体氧化的时候发光发热的这么一种现象。 这个现象里边有一些部分人的眼睛看不到,有些部分人的眼睛能看到,我们能看到的这部分就叫焰。所以,焰是在火的大范围里边的其中一部分。有的火我们是看不到的,看到的那部分就叫焰。我们生活中说的火焰就是物理学里面的“焰”。这里,我们就把“焰”称作“火焰”吧。


蜡烛燃烧时,我们看到的是“焰”


那么火焰又是什么呢?它是一团发光发热的气体,里边还混杂了一些烧完之后的小颗粒。那我们标题里边问了,火焰是固体、液体还是气体呢?听到这儿,你可能会觉得那应该算气体,因为它主要是一团发光发热的气体嘛。


但是,也不能这么简单地说。因为火焰也分不同的部分,火焰的上半部分,温度是最高的。如果你看一个小火苗,你想最快地把一个木棍点着,你要把木棍放在小火苗的尖儿那个部位,那儿温度最高。你不能放在它的根部,那个胖胖的部位,那样的话要很慢才会点燃,尖的那个地方温度最高。这个部分有可能它就不是气体了,它就变成了一种叫等离子体的东西。


如果说整个火焰温度都特别高,那么整团火焰全是等离子体。那什么是等离子体呢?我们身边的大部分的物质,一般就是三种状态,就是固体、液体和气体。等离子体就是物质的第四种状态。但是一般学校老师都不会告诉你有等离子体这么个东西。


等离子体是怎么形成的?我们一般来说固体加热之后,会变成液体,比如说冰块加热了之后就变成水,对吧?那么液体加热之后呢又变成气体, 比如说水加热之后就变成水蒸气,那么气体在加热到一定程度就变成了等离子体,它是这么一个顺序。


那么,可能你会觉得,我平时生活中没见过有什么等离子体。其实你天天都能看到等离子体。比如你抬头看看天上的太阳,我们的太阳就是一个巨大的等离子体;下雨的时候,天上打的闪电,也是等离子体。去北极看到天上有极光,那个极光也是等离子体;还有我们的火,如果是特别温度特别高的火的话,也会变成等离子体。还有一种等离子体是可以作为玩具的。我不知道你见过没有,就是有时候商店会卖一种玩具,叫辉光球


辉光球

辉光球呢,就是一个大玻璃球,玻璃球的中间有一个小球,你把它通上电之后,把手放在大玻璃球上,你会发现手指和玻璃接触的这些地方,立马会产生一些特别诡异的、像着火一样的那种光,这个光会跟中间的小球相连。这就是辉光球。它的原理呢,就是在玻璃球里边充进一些很稀薄的气体,那么把中间那个小球通电之后,气体就被电给一通修理变成了等离子体,就产生了非常漂亮的光芒了。


辉光球很好玩的,这是我小时候很流行的一个玩具,但是现在我看卖得很少了。如果你见到辉光球的话,辉光球一般现在在科技馆,还有去的时候,你可以好好的观察一下中间那个光芒,看看等离子体到底是一个什么样的状态。

接下来纠正大家的一个误区。我们通常都会觉得只要一个东西燃烧起来了,他就肯定会产生火焰。其实这是不对的。我们固体、液体、气体都能燃烧。但是,记住啊,只有气体燃烧,才会产生火焰。固体和液体燃烧是没有火的,只会有发红、冒火花,或者是有特别亮的光,而不会有那个火苗出来。


那你可能会说了,这不对呀,我点着一个蜡烛,点着一块木头,或者是我爸爸喝的酒,如果你给它扔一个火柴的话也能点着。这不都是固体和液体吗?它们燃烧不是也能产生火焰吗?其实他们不是直接变成火焰的,他们是你给他点着之后,先在高温下变成了气体,气体再燃烧,才冒出火来的。


比方说蜡烛,你要点着一个蜡烛,蜡烛点着后,它需要先挥发,变成蜡的蒸汽,才能产生火焰。那再举一个例子,一个木头,木头之所以你点着了能出火苗,是因为它在高温下分解出了一些气体,比如说一氧化碳,氢气,甲烷,这些气体燃烧才产生了火焰。


那么,比如说你去野外,周末家里带你出去烧烤,烧烤的时候,我们不会直接从树林那里掰点干树枝点着,不会用这样烤肉。这样烤的话你会发现全是大火苗,那个肉在火苗上烤,马上就糊了。


我们需要的是什么呢?我们需要的是用木炭来烤。木炭烧起来呢没有明火,就是没有火苗,用的是热度慢慢的把肉烤熟,这样才行。那木炭为什么它不着火?就是因为木炭事先经过了人类的处理,把那些会产生的一氧化碳、氢气这些气体的物质都去掉了。这样木炭在燃烧的时候,它就没有气体出来,没有气体出来,它烧的就只是固体,当然就是没有火苗的,只会发红发热了。

燃烧的木炭,是没有火苗的


好了,今天给大家说了一下关于火的基本知识,现在给大家提一个问题。


我们在地球上点燃一个蜡烛,会发现它的火苗是像一个水滴形状的,上边尖下边圆,对吧? 那么,如果我们在宇宙里的空间站上,处于失重环境,就是人飘起来的那种环境,在那个地方,我们再点燃一个蜡烛,这时火焰是什么形状的?你好好猜一猜,可以在评论里边告诉我。


这个问题的答案呢,我会在之后的直播活动中告诉你。


谢谢你的收听,我是小亮老师,咱们下期见。


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