火是一种能量和热能,也可以被视为光。从化学角度来看,火是一种燃烧现象,是可燃物与氧化剂发生相互作用后发生的一种放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。火的可见部分称作焰,
可以随着粒子的振动而有不同的形状,在温度足够高时能以等离子体(第四态,类似气体)的形式出现。火的产生需要可燃物、足够高的热或温度、氧化剂三项并存,缺一不可。
答:火焰是物质剧烈的发光发热反应,物质是处于激发态的气体,或者是等离子体。
我们常见的物质,主要有固态、液态和气态,同一种物质在相同气压下,温度是决定物质为何种状态的主要因素。
对于气态的物质,如果温度继续升高,气体分子的核外电子将获得能量,此时核外电子将处于不稳定的激发态;如果温度继续升高的话,核外电子将彻底逃离原子的束缚成为自由电子。
大量分子的核外电子与原子核分离,组成的混合物就是等离子态,也可以叫做等离子体,比如高压电弧、闪电、极光就是等离子体。
对于一般的火焰,根据燃烧物质的不同,温度从500~2000℃不等;比如蜡烛燃烧的火焰,中心温度大概400℃,外焰大概500℃,温度从内到外先升高再降低。
如果我们用摩擦带电的金属导体靠近蜡烛火焰,会看到火焰有所偏离,这是因为火焰中有部分物质处于等离子体,而等离子体又是电的良导体。
火焰物质是处于激发态的气体和等离子体的混合物,其中激发态物质占了大部分,燃烧物在高温下和氧气发生剧烈的氧化反应,同时释放大量能量来维持反应的进行,并使得部分气体分子电离成为等离子体,被周围空气冷却后又转变为气体或者固体颗粒。
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看到很多答案说,火就是等离子体,这是错误的。我们一根火柴,实际上,根本就不会产生等离子体,因为等离子体需要很高的温度,才能让让构成物质的原子丢失电子,从而形成游离的自由电子和原子核。
那火到底是个什么东西呢?
我们先来看看燃烧的过程,我们可以把氧比作是单身狗拆迁大队,碳和氢原来手牵手,很恩爱。
但是随着温度升高,氧开始躁动起来,它也想掺和进去,搞个三角恋。
当温度达到一定高度,反应开始了,在高温的激发下,碳氢化合物里中的电子躁动起来,它们获得了温度(能量),开始从基态(低能级)跃迁到高能态,并开始与原来的碳和氢两类原子核告别,一点旧情都不念,立刻就投入了氧的怀抱。
就这样,氧气夺走了碳和氢的电子,第三者插足成功了,由此来的碳氢分子物质被分家,产生了新的分子:二氧化碳和水分子。
一旦牵手成功,电子不再需要那么大的能量,于是能量便开始释放,又从高能态重新回到基态,能量的释放就是光子了。
这就是燃烧过程的形象比喻:一个电子分手,另觅新欢的过程。
在低温火光中,根本不可能出现电子游离的情况,而是立刻就发生了结合,所以不会产生等离子体。当然,温度很高的火焰中,是可能产生这种等离子状态的。 了解了这个过程,你就不会再问火是什么物质了。它就是一个发光发热的现象而已。就像天是蓝色的,你突然发问:蓝是什么物质?我该怎么回答你呢?
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火到底是固态、液态、还是气态?这个问题在我上初中的时候思考过,而且当时我还设计了实验去检验。
那时候在初中物理课上老师给讲了固态、液态、气态三种物态,学完后我思考过人是固态、液态、还是气态?还思考过火应该算作哪种物态。
当时老师在课堂上额外说了还有物质存在的第四种状态——等离子态,老师只是一句话带过去的。在我意识到火好像不属于固液气三态中的任何一种后,我开始了解等离子态是什么态。当时我能查到的参考文献只是一本大块头的《现代汉语词典》,从那里我找到了等离子体的概念,虽然当时看的不是很明白,但知道了等离子体能够导电。于是就有了我设计的两个实验。
我的第一个实验是想检验一下火是不是气态,实验方案是用注射器在蜡烛的火焰上吸取火焰。当时我设想的,如果火是气体,吸入注射器后注射器内应该充满橘红色的火焰。实验中并没有看到火焰充满整个注射器,注射器在火焰上抽到尽头后,内部还是和抽取空气一样,至多有那么一丁点儿的黑烟。
第二个实验是检验火能不能导电,就是想看看火是不是等离子体。实验设计的也很粗陋,用干电池、小灯泡、导线构成一个闭合的回路,小灯泡发光。把导线断开,断开的两根导线相互靠近,然后放在火焰上。当时想着,如果火能够导电,小灯泡就会发光。结果小灯泡没有发光。
当时我没有更精密的实验仪器,实验也就到此结束。后来知道,用比较灵敏的电流计,可以检测出微弱的电流,这就意味着火焰中存在可以自由移动的电荷。这可以作为火焰中存在等离子体的证据。但是像蜡烛的火焰、火柴燃烧的火焰并非全部由等离子构成。
火是气态低温等离子体——激发状态的金属态氢离子的“磁力矩”相互切割产生的能量——电磁波(光子)。