火焰(常見物理現象)

火焰的溫度很高 散發出光和熱。火焰是燃料和空氣混合後迅速轉變為燃燒產物的化學過程中出現的可見光或其他的物理表現形式，燃燒是化學現象，同時也是一種物理現象。火焰可以給人帶來許多益處，但使用不慎卻亦可以害人至深。產生火焰的三個條件是有可燃物，氧化劑，溫度達到著火點（但部分物質燃燒並非一定需要氧氣，如活潑的金屬鎂可以在二氧化碳和氮氣中燃燒）。

基本介紹

• 中文名：火焰
• 外文名：Flame
• 拉丁文：flamma
• 套用學科：能源，化學，物理
• 中文讀音：huǒ yàn 

詞語概念

1. 物體燃燒時所發的熾熱的光華
   唐·柳宗元《逐畢方文》：“各有攸宅兮，時闔而開；火炎為用兮，化食生財。”
   《元史·順帝紀七》：“ 大名路 有星如火，從東南流，芒尾如曳篲，墮地有聲，火燄蓬勃，久之乃息。”
   瞿秋白《關於俄羅斯和蘇聯文學的片斷》：“火焰熠熠的飛涌，像火山似的。”
2. 紅色的花苞
   唐·白居易《題靈隱寺紅辛夷花》詩：“紫粉筆含尖火焰，紅燕脂染小蓮花。芳情香思知多少，惱得山僧悔出家。”
3. 鮮紅的光彩
   唐·鮑溶 《和淮南李相公夷簡喜平淄青回軍之作》：“天際獸旗搖火燄，日前魚甲動金文。”
4. 激情
   葉聖陶《倪煥之》十八：“難道戀愛的火焰在她心頭逐漸熄滅了么？”
5. 劇烈的鬥爭環境
   毛澤東《關於正確處理人民內部矛盾的問題》二：“我們的黨和軍隊是在民眾中生了根的，是在長期革命火焰中鍛鍊出來的，是有戰鬥力的。”

基本含義

火焰正確地說是一種狀態或現象，燃燒著的可燃氣體，發光，發熱，閃爍而向上升。

可燃液體或固體須先變成氣體，才能燃燒而生成火焰。

主要由於可燃氣體被空氣中的或單純的氧氣氧化而發光發熱。

火焰組成

一般分為三個部分。

1. 內層。深藍色火焰，因供氧不足，燃燒不完全，溫度最低，有還原作用。稱焰心或還原焰。
2. 中層。深紅或淺黃色火焰，明亮。溫度比內層高。稱內焰。
3. 外層。無色，因供氧充足，燃燒完全，溫度最高，有氧化作用。稱外焰或氧化焰。

或分為焰心、內焰和外焰，火焰溫度由內向外依次增高。

1. 焰心。中心的黑暗部分及藍色部分，由能燃燒而還未燃燒的氣體所組成。
2. 內焰。包圍焰心的最明亮部分，是氣體未完全燃燒的部分。含著碳粒子，被燒熱發出強光，並有還原作用，也稱還原焰。
3. 外焰。最外層淺黃或透明的區域，叫做反應區。是氣體完全燃燒的部分。含著過量而強熱的空氣，有氧化作用，也稱氧化焰。

延伸

火焰並非都是高溫等離子態，在低溫下也可以產生火焰。

火焰中心（或起始平面）到火焰外焰邊界的範圍內是氣態可燃物或者是汽化了的可燃物，它們正在和助燃物發生劇烈或比較劇烈的氧化反應。在氣態分子結合的過程中釋放出不同頻率的能量波，因而在介質中發出不同顏色的光。

火焰是能量的梯度場。伴隨燃燒的過程，其殘留物可以反射可見光，與能量密度無關。

火焰可以理解成混合了氣體的固體小顆粒,因為是混合體,單純的說成固體或者氣體都不合理的。因為固體小顆粒跟空氣中的氧氣起反應(受到高溫或者其它的影響),所以可以以光的方式釋放能量。

在物質變為氣態以後，如果從外界繼續得到能量，到一定程度後，它的粒子又可以進一步分裂為帶負電的電子和帶正電的離子，即原子或分子發生了電離。電離使帶電粒子濃度超過一定數量（通常大約需千分之一以上）後，氣體的行為雖然仍與平常的流體相似，但中性粒子的作用開始退居到次要地位，帶電粒子的作用成為主導的，整個物質表現出一系列新的性質。像這樣部分或完全電離的氣體，其中自由電子和正離子所帶的負、正電荷量相等，而整體又呈電中性，行為受電磁場影響，稱為“電漿”。因為物質的固、液、氣態都屬於“聚集態”，所以從聚集態的順序來說，也常常把“等離子態”稱為物質的第四態。

電漿現象並不少見。光彩奪目的霓虹燈，電焊時耀眼的火花，閃電、火焰等，都是電漿發光現象的表現；地球大氣上層的電離層就是電漿形成的；跟人類關係最密切的太陽也是一個大的電漿球。在我們的地球上，物質的等離子態算是特殊的，但在整個宇宙中，按質量估計，90%以上的物質處於等離子態，像地球這樣“冷”的固體倒是罕見的。

電漿服從氣體遵循的規律，但與常態氣體相比，還有一系列獨特的性質。它是電和熱的良導體；粒子在無規則的熱運動之外還產生某些類型的“集體”運動。電漿中帶電粒子的電磁作用，有時也使電漿本身像液體一樣，在強磁場的作用下，凝集成具有清晰邊界的各種形狀。因此，在研究電漿的有關問題時，常把它看成能傳導電流、可以流動的連續介質，也就是把它當作導電流體。這種導電流體的行為和運動，可以用磁場加以影響或控制，也稱它為“磁流體”。

蠟燭的淚狀火焰是熱量造成空氣流上升所致。空氣流在蠟燭火焰周圍平穩流動，並將它聚攏成一點。本生燈的火焰形狀是由空氣流和燃氣流共同控制的。如果本生燈在點燃之前，燃氣沒有同空氣混合，燈的火焰就會是紊亂的，看上去像一條黃色的帶子在微風中舞動。如果空氣事先同燃氣混合，那么火焰的溫度要高得多，形狀也規則得多，是帶點藍色的圓錐形。無論何種方式，火焰的形狀同重力有關，尤其是這樣一個事實：熱空氣的密度比冷空氣低，因此會向上升。在失重狀態下，這種“對流”的效應就不再發揮作用了，火焰的形狀更像球形。

火是物質分子分裂後重組到低能分子中分離、碰撞、結合時釋放的能量。火內粒子是高速運動的——高溫高壓就是這個目的。雷擊能電離，那么高速碰撞一定也能電離，不然效果不可能一樣。可以認為火是電離了的氣體——等離子氣體。這就是為什麼雷殛的屍體都有燒傷的症狀。

綜上所述，火焰內部其實就是不停被激發而遊動的氣態分子。它們正在尋找“夥伴”進行反應並放出光和能量。而所放出的光，讓我們看到了火焰。

本質分析

火焰的本質是放熱反應中反應區周邊空氣分子加熱而高速運動，從而發光的現象。

化學反應中當反應物總能量大於生成物總能量時，一部分能量以熱能形式向外擴散，稱為放熱反應。向外釋放的熱能在反應區周圍積聚，加熱周邊的空氣，使周邊空氣分子做高速運動，運動速度越快，溫度越高。火焰按照距反應區距離由近至遠分為：1、焰心，粒子運動速度低，光譜集中在紅外區，溫度低。2、內焰，粒子運動速度中等，光譜集中在可見光部分，亮度最高，溫度較高。3、外焰，粒子運動速度最快，光譜集中在紫外區，溫度最高，亮度較高。

反應區向外釋放的能量從焰心至外焰逐漸升高，然後急劇下降，使火焰有較清晰的輪廓，火焰與周圍空氣的邊界處即反應能量驟減處。