一支普通小蜡烛的火苗是纺锤形的,那么如果把蜡烛放得和东方明珠一样大(包括蜡烛中间的线头),那么此蜡烛的火苗就是纺锤形等比例放大的吗?如果不是,是和什么因素有关呢?

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14个答案
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少个螺丝乳品专业博士,科学松鼠会成员

2013-07-18 22:40

为简化计算,估计常见的蜡烛大约20cm长,2cm粗,其中蜡烛芯大约2mm粗,1cm长。

东方明珠塔高468m,将以上蜡烛等比放大后,我们就得到了一根468米高的碉堡了的大蜡烛。在这个巨型蜡烛顶端就会有一个直径约45m的天台,大约相当于两个网球场的长度。在这个天台的中央,则伫立着一根近5米粗,20多米高的同样碉堡的蜡烛芯,大小比下图那种水塔还要大一圈。

很壮观吧。。。

这时候如果有一条看不见的喷火龙偷偷吐了一大团火,点燃了这根进击的巨蜡烛,会形成一个巨大的纺锤形火焰照亮整个魔都吗?

大家估计都有点燃新买的蜡烛的经历。新蜡烛的芯比较长,点燃后芯最顶端由于没有融化的蜡烛的滋润,会迅速被烧掉,直到剩下大约一厘米左右。随着蜡烛越来越短,露出来的过长的蜡烛芯也会被烧掉。因此,直到整根蜡烛烧完,蜡烛芯也一直都保持在一厘米左右的长度。这个长度,就是在毛细作用下,液态蜡能爬升并保持蜡烛芯不被烧毁的最高高度。正因如此,蜡烛才可以一直保持差不多的亮度缓慢燃烧,而不是随着露出来的蜡烛芯变长而越烧越旺。

那么回头再看看那个巨大的直径5米,20多米高的蜡烛芯。

如果这个巨大的蜡烛芯和普通蜡烛芯是一样的材质,那么即使喷火龙的大火把它点着了,它的绝大部分也会在很短的时间内烧成灰,最后 剩下直径5米,高1厘米左右的一个饼,因气流扰动,在其表面上燃烧着高高低低微弱的火焰,就像把很多根蜡烛紧紧靠在一起那样。当然这个前提是在这400多米的高空没有风。

如果这个蜡烛芯的材质也被等比放大了的话,那么由于其纤维被放大了两千多倍,它就失去了毛细作用,因而也只会在短时间内烧尽,而无法像蜡烛那样缓慢燃烧。

总之,不管哪种情况,都不会有一个巨大的纺锤形火焰。

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陆白白生物工程博士

2013-07-18 22:25

蜡烛或者酒精灯打火机的火焰之所以是稳定的纺锤形其实是空气的层流造成的,火焰的形状是能够保持,只需要考察一下放大之后火焰造成空气流动时的雷诺数就可以判断了。以经验判断我认为是不能保持纺锤形,参考油田里用来燃烧油田气的高大塔架,没一个火焰是纺锤形的。因为火焰到了那个尺度之后非常容易受到扰动就变湍流了

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不是。

1.火焰燃烧产生的热是火焰下方的固态蜡融化为液态蜡,热量传递与梯度正相关。放大之后,梯度减少,热量传递的更慢。
2.液态蜡沿蜡烛芯上升是一种毛细现象(?),如果假设蜡烛芯质地不变,即纤维结构不变,则液态蜡能上升的高度是不变的。
3.燃烧过程中还要关注火焰面积及氧气分子的补充。面积增长与体积增长不是一个量级,氧气分子补充再一次受到分子梯度制约。
4.燃烧加热周围空气,产生湍流。湍流是种非线性过程,更不能等比例放大了。

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以下是不负责任地猜想
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蜡烛芯不能太长,否则根本无法持续燃烧啊。蜡烛芯短的话,或许能够持续燃烧,但一定是黑烟滚滚(不完全燃烧的产物),且火焰剧烈抖动。大概和烧大篝火堆很像。

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火焰是气态蜡与氧气的剧烈氧化还原反应,现在假设火焰形状不变,如果火焰尺度大到2倍,则其体积将扩大到8倍,氧气需求量也是8倍,则氧气通道(即火焰的外表面)截面积扩大到4倍,要求氧气流速达到原来的2倍,废气排走速度也是2倍。如果扩大到2340倍(见少个螺丝的计算)。。维持火焰形状需要的氧气流速就是2340倍,这个恐怕是不可能的,所以蜡烛放大后,火焰形状必定不是等比放大。

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物理爱好者

2013-07-19 12:52
支持者: 丁大

上面有两三位所说的油田或者是奥运火炬,它们的燃料供应模型和蜡烛不太一样吧,蜡烛独特之处就在于有一根露在外面的灯芯。所以希望大神指教。

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支持者: 已注销用户

应该这个蜡烛前提就是不存在的,蜡烛怎么可能形成这么高的结构,早塌了。

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halalia自认为保守的万金油

2013-07-19 19:31

还是参考电视里的火灾现场、或是消防演习吧
我觉得最像的,是某年某些二货点燃了操场的胶皮,匍匐在地上的扭曲卷动的火,大量黑烟。

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从宏观来看,这个火焰是纺锤型,从微观看这个火焰是很多激烈的小爆炸,放大后的火焰也是一样,由于我们相对缩小,所以会看到很多爆炸。(假设这个蜡烛是氧气充分的孤立系统)

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支持者: 940477300

那么,是不是解决所谓的毛细作用就可以有纺锥形的大大火焰了?

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沙滩蒙巴萨热能与动力工程(发动机)

2013-07-19 14:47

所以如果是微纪元的话,连蜡烛都用不了了呢~

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夜巡高速公路巡航者

2013-07-18 21:58

就算丁丁像嫪毐一样大,也还是蘑菇型的。

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