火(能量的一種形式)

火(能量的一種形式)

是物質燃燒過程中所進行的強烈氧化反應,而且其能量會以形式釋放,此外還會產生大量的生成物。緩慢的氧化反應,例如生鏽或消化不在上述的定義中。

火的可見部分稱作,可以隨著粒子的振動而有不同的形狀,在溫度足夠高時能以電漿(第四態,類似氣體)的形式出現。依燃燒的物質及以純度不同,火焰的顏色和亮度也會不同。

火必須有可燃物夠高的或溫度氧化劑三項並存才能生火,缺一不可,根據質量守恆定律,火不會使被燃燒物的原子消失,只是通過化學反應轉變了被燃燒物的分子型態。火失控時,常常稱作失火或火災。

火是影響全球生態系統的重要因素之一,火的正面影響可以維持各種的生態系統以及刺激其成長。人類用火來烹調、生熱、產生訊號、照明及推進等。火的負面影響包括水體污染土壤流失空氣污染及對生命財產的危害。而造成全球溫度升高的溫室效應,其原因之一就是來自燃燒化石燃料產生的二氧化碳

基本介紹

  • 中文名:火
  • 外文名:Fire
  • 物態:氣態,溫度足夠高時為等離子態
  • 形成條件:可燃物,溫度,氧化劑和化學物
  • 可燃物體:高溫、油
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性質

化學

當可燃性的物質(燃料)和足量的氧化劑(如氧氣、高含氧量的物質或是其他不含氧的氧化劑)混合,暴露在一熱源或是高於燃料及氧化劑混合物閃點的溫度時,就會起火燃燒,而且可以維持快速的氧化反應.形成鏈反應,一般會稱燃料、氧化劑、熱及鏈反應為燃燒四面體。若沒有上述元素,或是比例不對,就無法起火燃燒,例如可燃液體只有在液體和氧氣在一定比例內才會燃燒,有些燃料及氧化劑的混合物需要催化劑才能燃燒,催化劑是在反應前後質量維持不變的物質,但有催化劑時,燃料及氧化劑比較可以穩定的燃燒。在火點燃之後,燃料只要可以藉由熱能的釋放來維持本身的溫度,就會出現鏈反應,若是持續的供應燃料及氧化劑,火可能會擴散。
若燃燒的氧化劑是來自周圍的空氣,重力或是其他加速度來產生對流,將燃燒的產物帶走,並且補充氧氣,有助於繼續燃燒。若沒有對流,燃料起火後會立刻被周圍的燃燒產物及空氣中不可燃的氣體包圍,火會因沒有足夠氧氣而熄滅。
只要去除了燃燒四面體中的任何一項,火就會熄滅。以一個天然氣為燃料的火焰為例,以下方式中的任何一個都可以滅火。
  • 天然氣關閉,移除燃料。
  • 將火焰整個蓋住,使火焰悶燒,消耗氧氣,產生二氧化碳。
  • 沖水,快速的將熱量移除,用力的吹火焰,使正在燃燒的氣體離開燃料源,也是一個方法。
  • 將阻燃劑(如哈龍)加到火焰中,阻燃劑可以減緩化學反應,讓燃燒速率慢到無法持續鏈反應。
若加快燃燒的速度,火會變強烈。這類的作法包括依反應式的比例平衡燃料和氧化劑的量,提高環境溫度,因此可以靠燃燒的發熱來繼續燃燒,或是加入催化劑使燃料和氧化劑更容易反應。

火焰

主條目:火焰
熾熱火焰熾熱火焰
這裡分兩個版本,供參考。
維基百科版本:火焰是反應的氣體及固體的混合物,會釋放可見光、紅外線甚至是紫外線,其發射光譜依燃燒物質的化學成分及中間產物而定。大部分的情形,例如燃燒像木頭等有機物質,或是氣體的不完全燃燒,白熾的炭黑形成熟悉的橙紅色火焰 。這類火焰的光譜為連續光譜。氣體的完全燃燒會有淺藍色的火焰,原因為火焰中形成的激發態分子的各種電子躍遷產生的單一波長輻射。火焰一般是和氧氣有關,但氫氣在氯氣中燃燒也會產生火焰,生成氯化氫。其他混合後燃燒會產生火焰的氣體包括氟氣和氫氣,以及太空船的燃料聯氨和四氧化二氮。
火焰的發光相當複雜,炭黑、氣體及燃料粒子會產生黑體輻射,不過炭黑粒子太小,無法近似為理想的黑體,氣體的原子及分子由激態回到基態時也會釋放光子。大部分的輻射是在可見光及紅外線的範圍內,其顏色依在黑體輻射的溫度而不同,也和化學物質的發射光譜有關。火焰主要的顏色和溫度有關,在一般森林大火的照片中,就可以說明這些差異,例如靠近地面處,也就是大部分燃燒進行的區域,火焰是白色(一般有機物質燃燒產生最高溫的顏色)或是黃色。在黃色的區域以上,火焰變成橘色或是紅色,溫度慢慢降低,在紅色區域以上,已不再有燃燒反應.未燃燒的碳粒形成可見的黑煙。
在一般重力下火焰的形狀和對流有關,一般火焰的炭黑會漂到火焰的最上方,就像蠟燭的火焰一様,並且發出紅色。若在微重力或是無重力的環境中,例如外太空,沒有對流現象,火焰會變成圓球形,而且會更藍,而且燃燒效率更高(不過若沒有持續的移動,火焰會因為燃燒後的產物在微重力下無法快速釋放,而使火焰熄滅。兩者的差異有許多不同的解釋,最有可能的是其溫度非常均勻,沒有產生碳黑,而且造成了完全燃燒。NASA在太空中進行的實驗說明在微重力下的沖焰可以比一般重力下的沖焰讓更多的炭黑完全氧化,因為微重力下的反應機制和一般重力下的反應機制不同。這些發現在套用科學及工業上有套用價值,包括可以提高燃料效率。
左:地面上 右:ISS空間站(重力小)左:地面上 右:ISS空間站(重力小)
中文百科版本:火,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。
例如,在空氣中剛剛點燃的火柴,其火焰內部就是火柴頭上的化學物質分解放出的單質硫,在高溫下氣化成為氣態硫分子,與空氣中的氧氣分子劇烈反應而放出光。外焰反應劇烈,故溫度高。
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。本身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。
總結: 1.火焰正確地說是一種狀態或現象,是可燃物與助燃物發生氧化反應時釋放光和熱量的現象
2.火焰分為焰心、內焰和外焰,火焰溫度由內向外依次升高
3.火焰並非都是高溫等離子態,在低溫下也可以產生火焰。
4.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。
比如木柴在燃燒時我們看見的火,具體是這樣的一個過程:
1、木柴內物質和氧氣發生化學反應,釋放出了化學能
2、這些能量中有一部分激發了附近空氣中的一些原子(氧原子等),使那些原子中的電子越遷
3、越遷後的原子處於激發態,很不穩定,容易越遷回基態,同時釋放光子

主條目:熱
火會產生熱,或是因熱接觸會有能量的轉移。
火和火焰的典型溫度
  • 氫氧焰:約2000°C(3600°F)以上
  • 本生燈焰:約1,300 °C(2,400 °F)至1,600 °C(2,900 °F)
  • 噴燈焰:1,300°C(2,400°F)
  • 蠟燭焰:1,000°C(1,800°F)
  • 悶燒的香菸:

  • 沒有抽菸時的溫度:點燃部分的兩側:400°C(750°F),點燃部分的中間:585°C(1,100°F)
  • 有抽菸時的溫度:點燃部分的中間700°C(1,300°F)
  • 中間的溫度會比較高
不同外觀火焰的溫度
燃燒的溫度可以由火焰的顏色及外觀識別:
  • 紅色

  • 勉強可見:525°C(980°F)
  • 暗紅色:700°C(1,300°F)
  • 暗櫻桃紅色:800°C(1,500° F)
  • 櫻桃紅色:900°C(1,700°F)
  • 亮櫻桃紅色:1,000°C(1,800°F)
橘色
深橘色:1,100°C(2,000°F)
亮橘色:1,200°C(2,200°F)
白色
一般白色:1,300°C(2,400°F)
亮白色:1,400°C(2,600°F)
刺眼:1,500°C(2,700°F)

意義

火和燃燒常用於宗教儀式和象徵。一般至少有兩種意義:
  • 火和水都代表潔淨、消毒,比方說在沒有消毒藥水的情況下,用來挑刺的針必須先過火以免傷口感染;《聖經·以賽亞書》中,撒拉弗在異象中用火剪從壇上取下紅炭來潔淨以賽亞嘴唇不潔之罪。
  • 燃燒代表將東西寄往靈界,比方說中國民間信仰常常為祖先燒冥錢(或稱紙錢或金銀紙,廣東稱之為陰司紙)、紙車子、紙房子等,希望死者在陰間不致缺乏;道教的疏文在儀式近末尾時會被焚燒,以上達天庭;佛教的密宗有火供(或稱護摩法),通過燃燒供品來供養佛菩薩、火神等。
維瓦里尼畫的《聖彼得·馬特的聖火奇蹟》。維瓦里尼畫的《聖彼得·馬特的聖火奇蹟》。
2012年歐洲歌唱大賽2012年歐洲歌唱大賽
亞塞拜然的國名的含義是“火之國”。2012年在亞塞拜然舉辦的《2012年歐洲歌唱大賽》也採用綻放的火焰作為主題元素。
瑣羅亞斯德教認為,火是阿胡拉·馬自達最早創造出來的兒子,象徵神的絕對和至善,其廟中都有祭台點燃神火,也被稱為“拜火教”。
古代人們理解大自然,嘗試為自然現象分類、總結時往往認為火是其中一個不可分割的元素。古希臘人認為世界上所有的物質是由空氣、水、泥土和火以不同的比例混合組成的。火也是中國傳統文化中五行之一。五行相生相剋,其中木生火、火生土、水克火、火克金。天干的丙、丁為火。中醫常說上火(廣東稱之為熱氣)、去火等,後來被發現跟西醫的發炎有關。
中國民間傳說中發現火的燧人氏有被列為三皇之一,古稱火為“陽之精”。《後漢書》志第十四:“火者,陽之也。”。明朝思想家顧炎武反對用石取火,他認為用火石取火都會影響壽命。他說:“古人用火必取之木,而復有四時五行之變。《素問黃帝言:壯火散氣,少火生氣。季春出火,貴其新者少火之義也。今日一切取之於石,其性猛烈而不宜人,病痰之多,年壽自減,有之來矣。”。
此外,火作為一種象徵物常常出現在文學及宗教領域中。《聖經·使徒行傳》中,聖靈被喻為舌頭如火焰顯現並降臨;《聖經·創世記》提到,上帝將亞當夏娃趕離伊甸園時,在伊甸園的東邊安設了基路伯和四面轉動發火焰的劍。

名人與火

古今中外,曾發生過不少名人與火的趣事:
孔子的消防觀
史載,孔子曾三次親臨火災現場,三次的態度鮮明地表現出了孔子正確的消防觀:
向救火者鞠躬:一次魯國的養馬場發生火災,孔子聞訊趕到現場時火已撲滅,滿身泥水的救火人員正在外撤,孔子就站在馬場門口向這些人一一鞠躬致謝。
救火要賞罰嚴明:一次,魯國國都附近山林失火,迅速向國都方面蔓延。魯哀公急忙率領孔子等部屬前往撲救,但是到現場後卻發現有人不救火,卻去追逐火場中的野獸。魯哀公問其故,孔子說,主要原因是賞罰不明。魯哀公便下令:凡見火不救者以放火罪論處,救火有功者獎,結果大火很快被撲滅。
先問人員傷未傷:魯國一馬棚失火,孔子到火場後,沒有問馬的損傷情況,而是先問燒著餵馬人沒有。此事使百姓很受感動。
墨子組織消防隊
墨子是春秋戰國時期著名的政治家、思想家。他在年輕時,曾以一個平民的身份組織300人的義勇軍保衛宋城,抵禦外來入侵者以火攻城,還提出了城門上塗泥防火、用麻布做水斗、皮革做水盤、城門樓上設儲水器等一系列的防火措施。
愛迪生失火挨打
偉大的發明家愛迪生,一生中曾兩次遇“火”:十幾歲時,他在鐵路上做小工,一天他在車廂里搞實驗,不慎引起火災,被主人狠狠打了一個耳光,從此這位偉大的科學家患了耳聾病,終身致殘;1912年12月,他在自己的工作室研究無聲電影,試製鎳鐵電池時發生了火災,大火著實兇猛,整個工廠被毀滅,多年來積累的寶貴資料也被燒毀,妻子急得直哭,他卻非常樂觀:“這樣的大火,百年難得一見。”次日清晨,他把全體職工召集起來宣布:“我們重建!”
皇帝指揮救火
東華錄》載:“二月丙子,正陽門外居民火,上御正陽門樓,遣內臣侍衛撲救之。”這裡說的“上”指的是康熙皇帝。此事發生在康熙二十六年(1687年)二月十一日。康熙對火災歷來很重視,史載,康熙三十四年(1695年)二月二十三日夜,西苑五龍亭、光明殿失火,次日黎明,康熙親自到現場視察火情。由於康熙重視防火,因此,在他執政的61年間,故宮只發生過一起火災。
慈禧害怕電影
光緒三十年(1904),慈禧太后70壽誕時,英國駐華公使晉獻給她一部電影放映機和幾部影片,一次放映時突然著火,片子及電影放映機被燒毀。火勢快,火焰猛,使慈禧太后大驚,於是她特頒一道諭旨:紫禁城里不準放電影。
孫中山與火結緣
國民主革命的先驅孫中山,在他的革命生涯中與火結下了不解之緣。1894年11月,孫中山在檀香創立了中國早期的資產階級革命團體--興中會,為了保密,成立大會的地址選在了“華人消防所”,這個救火救生的民眾團體十分安全,保證了成立大會的順利召開;1912年的一天,安徽都督柏文蔚得知裝載大量鴉片的一艘英國商船在安徽省安慶縣長江水域行駛,下令將該船查扣。英國駐安徽的領事說中國警察侵犯了英國在華商人的正當權益,提出“抗議”,要求中方在24小時內放行,交還全部貨物,並向英方賠禮道歉。同時,在長江游弋的英國炮艦,將炮口對準安慶城。就在這十分危急的時刻,孫中山來安徽視察路過安慶,安徽都督柏文蔚登上孫中山的座艦“江賽”號,請示孫中山此事如何處置。孫中山聞聽此事拍案而起:“非給英國鴉片販子以沉重打擊不可!”次日,孫中山在“江賽”號甲板上向前來歡迎的民眾激昂陳詞,歷數了林則徐禁菸以來西方國家對中國的侵略罪行,面對英軍的炮口,果斷下令:“將繳獲的所有鴉片,悉數燒毀!”

傳統文化

當火的煙霧分散到天空時,火和燃燒常用於宗教儀式和象徵。一般至少有兩種意義:第一,火和水都代表潔淨、消毒,比方說在沒有消毒藥水的情況下,用來挑刺的針必須先過火以免傷口感染;《聖經·以賽亞書》6章5-7節中,撒拉弗在異象中用火剪從壇上取下紅炭來潔淨以賽亞嘴唇不潔之罪。第二,燃燒代表將東西寄往靈界,比方說中國民間信仰常常為祖先燒冥錢(或稱紙錢,廣東稱之為陰司紙)、紙車子、紙房子等,希望死者在陰間不致缺乏;道教的疏文在儀式近末尾時會被焚燒,以上達天庭;佛教的密宗有火供(或稱護摩法),通過燃燒供品來供養菩薩火神等。
火柴棒上的火火柴棒上的火
古代人們理解大自然,嘗試為自然現象分類、總結時往往認為火是其中一個不可分割的元素。古希臘人認為世界上所有的物質是由空氣、水、泥土和火以不同的比例混合組成的。火也是中國傳統文化中五行之一。五行相生相剋,其中木生火、火生土、水克火、火克金。
天干的丙、丁為火。中醫常說上火(廣東稱之為熱氣)、去火等,後來被發現跟西醫發炎有關。另外,中國民間傳說指火是由燧人氏發現的,古稱火為“陽之精”。《後五行志》:“火者,陽之精也,火性炎。”有向上的性質。清人顧炎武反對用石取火,他認為用火石取火都會影響壽命。他說:“人用火必取之木,而復有四時五行之變。《素問》黃帝言:壯火散氣,少火生氣。《周禮》:季春出火貴其新者,少火之義也。今日一切取之於石,其性猛烈而不宜人,病痰之多,年壽自減,有之來矣。” 此外,火作為一種象徵物常常出現在文學及宗教領域中。《聖經·使徒行傳》2章1-4節中,聖靈被喻為舌頭如火焰顯現並降臨;上帝在《創世記》中與挪亞和所有生物立約,不再發大洪水來毀滅世界,可是這並不表示上帝會姑息犯罪,因為《聖經》中多處提到世界末日時他將以火來施行審判(如《以賽亞書》66章15-16,24節、《約珥書》2章30-31節、《啟示錄》20章9-15節)。

燃料分類

歐洲及澳大利亞的分類
  • A型:燃燒固體燃料的火,包括木頭、布料、橡膠、紙張和某些塑膠。
  • B型:燃燒液體或可液化燃料的火,包括石油、汽油、油、油漆、一些和塑膠,但不包括烹調用的脂肪和油。
  • C型:燃燒氣體燃料的火,包括天然氣、氫氣、丙烷、丁烷。
  • D型:燃燒可燃燒金屬的火,包括鈉、鎂、鉀。
  • E型:任何A型或B型的火若發生在電器、電線或任何帶電體旁邊皆屬此類。控制火勢時不能使用任何導電物體,否則有可能被電擊。
  • F型:燃燒烹調用脂肪和油的火。由於其溫度常常遠高於其他B型火,因此一般滅火器都無效。
美國的分類
  • A型:燃燒木頭、布料、橡膠、紙張及某些塑膠的火。
  • B型:燃燒汽油、油、油漆、天然氣、丙烷以及其他可燃燒液體、氣體和油脂的火。
  • C型:同歐洲的E型。
  • D型:燃燒可燃燒金屬的火,包括鈉、鎂、鉀。
  • E型:燃燒烹調用油的火。根據定義,這是B型火的子類,不過這類火的特徵顯著,被認為十分重要,值得特別關注

五行

五行相生相剋相生,有相互滋生、促進、助長的意思;相剋,有相互制約、抑制、克服的意思。
火神石雕火神石雕
五行相生 ,火生土,土生金,金生水,水生木,木生火。相剋的規律是:木克土,土克水,水克火,火克金,金克木
在相生關係中任何一“行”都具有“生我”(母)和“我生”(子)兩方面的關係,把它比喻為“母”與“子”的關係。在相剋關係中任何一“行”,又都具有“我克”(所勝)和“克我”(所不勝)兩方面的關係,稱之為“所勝”與“所不勝”的關係。
五行相生之中,同時寓有相剋;相剋之中也寓有相生。相生相剋是一切事物維持相對平衡不可缺少的條件。所以五行生剋制化是正常現象。五行中任何一“行”太過或不及,出現異常現象,都可引起相乘或相侮的變化。乘是乘虛侵襲的意思;侮是欺侮的意思。相乘是過度的相剋,超過了正常制約的程度,其規律同相剋,但被克者更加虛弱。相侮即“反克”,又叫反侮,即本來是自己所能克勝的,卻反而被它克勝,其規律與相剋正好相反。例如:正常時土克水,若土氣虛弱,或水邪泛濫,水就反過來侮土。
土火的代表顏色是赤色、咖啡色,五行中缺火的人適宜佩戴的水晶有石榴石、紅瑪瑙、茶晶、碧璽等。
本第二目錄並不全參見:1.五行2.(另外條目)

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