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  • 1 # 天涯鐵鉤

    火焰是燃燒的標誌,不同狀態物質產生的火焰是不同的。氣體燃燒一定存在火焰,液體燃燒實質是液體發出的蒸汽在燃燒,也存在火焰,固體燃燒如果有揮發性的熱解產物產生,這些熱解產物燃燒時同樣存在火焰,如木材的燃燒,無熱解產物的固體燃燒則沒有火焰,只有發光的現象,這種燃燒叫做無焰燃燒,例如木炭、焦炭。

    火焰有光和焰兩部分,光是常見的自然現象,來自於可燃物的電子躍遷,基本上各種可見光都來自於電子從高能級躍遷回低能級的能量釋放。焰具有搖曳的形態,是因為在燃燒的過程中有氣體揮發和顆粒散發,氣體和顆粒受到浮力,重力,氣體壓力的共同作用。上升過程中由於溫度下降,氣體壓力下降,浮力由中心向四周減弱,而重力保持不變,導致其在空間中形成上端尖,下端流線型的形態(下圖左)。如果沒有重力,火焰不會被拉長,因此在太空中火焰的形狀變成了球形(下圖右)。

    火焰的結構分為焰心、內焰和外焰。外焰的溫度最高,內焰的光亮最強,焰心不發生燃燒,只為燃燒做準備。固體和液體燃燒都有焰心,內焰和外焰三個區域,但可燃氣體燃燒時的火焰,只有內焰和外焰兩個區域,這主要是由於氣體的燃燒一般無相變的過程。

    焰心是提供原始反應的物質原子的地方,在焰心中具有最多的原子參與反應,但得到氧氣最少,這裡電子運動激發的光波頻率較大,這就使焰心的紅外光密度很小,溫度很低。同時,電子激發光波的頻率範圍也最寬,焰心的顏色接近藍白色。

    在內焰,由於參與反應的原子數量減小,使反應時的電子轉移數量減小,但得到氧氣增加,反應更充分,造成了內焰的光的頻率低,頻率範圍也相應減小,有較多紅外光頻率的產生,所以內焰的溫度比焰心高,而同時由於頻率範圍減小,使內焰的顏色不再為藍色,而接近橙黃色。

    經過焰心和內焰反應,剩下的可燃物原子數量已經不多,這些原子進一步上升,接觸到最充足的氧氣,燃燒最充分,形成了外焰。外焰火光的頻率最小,頻率範圍也最小,所以,外焰能夠激發產生更多的近紅外譜線,溫度最高,其顏色更接近紅色。

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