为什么火焰总是向上燃烧的?

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8个答案
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fengfeixue0219植物分子生物学博士

2012-07-24 19:46

地球表面火焰向上是对流造成的:火焰加热上部空气,空气变热上升,而周围较冷空气相对下沉并被加热后继续上升,从而形成循环。

在没有对流的环境中,火焰形状就不同了。无重力环境下的火焰就是球形的(右侧):

有很多朋友问右边是怎么形成的,这里解释一下
右边的火焰是来自于NASA的一项展示了


NASA测试了在微重力环境下对流对于火焰形状的影响(主要是对空间飞行器内火灾隐患的研究,此外还有其他方面的应用)。在微重力环境下,对流减弱甚至消失,因此在微重力环境下点燃的蜡烛周围没有空气的循环流动,从而造成一个球形的火焰。同时火焰周边氧含量由于燃烧而降低,在缺氧情况下蜡烛等有机物产生一氧化碳,而一氧化碳燃烧则产生蓝色的火焰(中图是刚点燃时,火焰周边还有足够的氧气产生亮黄色颜色)。
尽管蓝色的球形火焰看起来很可爱,但是在空间站环境中是十分危险的。因为空间站中可燃物很多,而且具有各种氧气发生和储存装置,因此若制氧装置出现问题则很有可能引起火灾。当年和平号空间站内的火灾就是这样引起的。因此对于微重力环境下的火焰研究具有很重要的意义。
@oz国的稻草人 @baizhiwei9 @我是一个粉刷匠

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@fengfeixue0219 说得很详细了,补充一下太空中的燃烧情况。
为了弄清楚在太空物体是如何燃烧的,以及部分其它目地,在太空曾经进行过一些实验 。

这个是 Flame Extinguishment Experiment (FLEX)项目的太空燃烧实验视频,用丙烷和庚烷这类常见燃料液滴来点火。
点击访问视频

地球上的燃烧过程,是靠热气上升带进氧气 并带出燃烧产物的。微重力情况下热空气不会上升,在太空中,火焰像各个方向伸展为一团。相比在地球上,太空中燃烧温度较低、速度较慢,耗费的氧较少。如果用灭火器如二氧化碳灭火器的话,需要使用更高的浓度。 此外太空中的燃烧可能没有烟、发出的可见光可能也很弱。

在太空中,分子扩散(就是让饭香味传到我们鼻子的作用)能让氧气去往燃烧物,并将燃烧产物带离火焰,但这个速度是否足够很难计算,还是要靠实验。nasa在空间站和航天飞机上都做了这类燃烧实验。

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补充,
关于太空中燃烧是否能持续
《科学美国人》的回答认为火焰在太空是不可持续的,类似香水气味扩散的分子作用不足以一直维持燃烧所需的氧。

但是cornell大学网页上的一个问答引用nasa的实验结果,认为在空间站点燃蜡烛能一直燃烧,只是烧得慢。

nasa做的这些太空燃烧实验好像比较复杂,包括很多种燃烧方式,彼此之间可能不好直接比较。很多实验似乎有用风扇造成对流。

至于直接拿个蜡烛在微重力环境下点燃是否能持续燃烧? 这个实验在微重力环境下好像确实是做过了的(还是在俄罗斯的和平号空间站上做的)。
Candle Flame in Microgravity (CFM) 这个项目应该就是研究太空点蜡烛的。

http://microgravity.grc.nasa.gov/fcarchive/combustion/edmps/cfmedmp.html
这里有一些实验描述

http://spaceflight.nasa.gov/history/shuttle-mir/science/mg/sc-mg-cfm.htm 这里的试验结果是:
very long flame lifetimes are possible; A steady flame is possible (at least in elevated oxygen concentrations)

点击访问视频
http://mix.msfc.nasa.gov/abstracts.php?p=3894 这个视频(是用很多相机照片合成的)中,感觉上球形火焰还是保持燃烧了较长时间的。 按照视频的描述,宇航员在和平号空间站点了约80回蜡烛(测试了不同的蜡烛粗细、蜡烛芯粗细、蜡烛芯长短等),火苗很弱,用肉眼几乎看不到,摄像机直接拍摄的画面太暗 所以用照片合成了视频。

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火焰把上方的空气加热,热空气上升,而周围的冷空气就过来补充,这样,就在火焰周围产生一个上升的气流,使得火焰呈长条形状。
原因主要还是因为有重力的存在,正因为有了重力,才使密度小的热空气受周围冷空气的浮力上升,产生气流。

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Doll_玩偶基础医学本科生、科学控、生物爱好者

2012-07-30 17:54

无重力的火球好可爱 让我想起了拔火罐子

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虽然说知道原理,但这个图得支持下

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