重力會(huì)對(duì)火苗產(chǎn)生作用嗎?答案是這樣的
火苗當(dāng)然會(huì)受到重力的作用。
我先把概念給說(shuō)明白:重力是地球?qū)τ钪嬷腥魏我粋€(gè)物體都施加的作用力。呃,實(shí)際上自然界中任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在著萬(wàn)有引力,但這里我們說(shuō)的重力僅指地球?qū)ζ渌矬w施加的引力。
問題的關(guān)鍵是,重力不是宇宙中物體所受到的唯一的力,還有很多其他類型的力,你都可以在谷歌上輕松搜到它們。
所以,為什么火苗不像其他物體一樣受重力作用而倒下去呢?
我們先來(lái)了解一種新的力,它被叫做浮力。事實(shí)上,低密度物體傾向于上浮而高密度物體傾向于下沉。氦氣球在空氣中上浮就是一個(gè)實(shí)例,畢竟氦氣的密度比氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等氣體都要低。我們把引起氦氣球上浮的這種力叫做浮力。
聽說(shuō)過熱氣球嗎?只要簡(jiǎn)單地加熱空氣,空氣的密度就會(huì)下降,相同體積空氣的重量就會(huì)下降。所以只要加熱氣球里的空氣,氣球就會(huì)上浮。這正是熱氣球的工作原理。
我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了熱空氣密度低而得以上浮。可是火苗又不是空氣,更不是熱空氣,它為什么也會(huì)一個(gè)勁地朝上冒呢?
首先我們得知道火苗是什么?;鹈缡钦谶M(jìn)行燃燒反應(yīng)的氣體,但這不是說(shuō)每個(gè)在燃燒的微粒都可以被看清楚。這些微粒在足夠的溫度下會(huì)燃燒并放出更多的能量,多余的能量中有一部分以可見光的形式釋放出來(lái)并進(jìn)入我們的眼睛,這樣我們才看得到火苗。
該過程中釋放的可見光大多數(shù)情況下都呈紅黃色。這就是火苗的形成過程。
所以說(shuō),火就是粒子燃燒所發(fā)出的光。
并且,這意味著火也是由粒子構(gòu)成的,在熱量的作用下它們的密度變得很低,于是就往上升起來(lái)了。
那么這跟重力有什么關(guān)系呢?
不用管它,合外力才是最重要的指標(biāo)。如果你我倆同時(shí)拉動(dòng)一塊物體,方向相反但你用的力更大,那么這塊物體肯定會(huì)朝你移動(dòng)。
同樣地,因?yàn)楦×Ρ戎亓Υ蟮枚啵W佣紩?huì)往上移動(dòng),于是看上去火苗就是反重力的。
又及:
浮力不是永遠(yuǎn)都比重力大的。你知道,如果你給氦氣球綁上一個(gè)重鐵塊,整個(gè)氣球都會(huì)掉下來(lái)。
看看這兩張圖。左圖是處于地球引力環(huán)境中的蠟燭,右圖的蠟燭則處于幾乎沒有重力的環(huán)境。
現(xiàn)在你可以看出區(qū)別——左圖的火苗是細(xì)長(zhǎng)的,但是右圖的火苗是球形的。
那么,這是為什么呢?
可以認(rèn)為,重力把所有東西都拉向地心。
現(xiàn)在當(dāng)我們點(diǎn)燃蠟燭后,既然火苗已經(jīng)被點(diǎn)起來(lái)了,那么它的方向就是與重力方向相反的。你可以認(rèn)為它受到了浮力的作用,這是一種上行流體所造成的力。
這里火苗使周圍空氣受熱上升,畢竟遠(yuǎn)處的空氣冷而重。受地球重力場(chǎng)及氣壓的影響,火苗就被拉長(zhǎng)了。
或者說(shuō),地球巨大的質(zhì)量引起火苗周圍的時(shí)空彎曲,于是火苗得以在空間中如此排布,并散發(fā)出亮黃色的光芒。
而在太空這種微重力環(huán)境下,時(shí)空沒怎么彎曲,所以形成火苗的粒子均勻地?cái)U(kuò)散并形成一個(gè)散發(fā)著藍(lán)色光芒的球。
在這里,燃燒的速度非常緩慢,因?yàn)榈诌_(dá)火苗的氧氣流量限制了反應(yīng)的速度。能量釋放的速度和氣體流動(dòng)的速度都很慢,這造就了火苗的這種奇怪的形狀。
在微重力場(chǎng)下,火苗發(fā)射的光的波長(zhǎng)比較小,所以觀察者可以看到藍(lán)藍(lán)的火苗。
所以說(shuō),我們?cè)谌粘I钪锌吹降幕鹈缯侵亓ψ饔玫慕Y(jié)果。
甚至,我們看到的電火花都和萬(wàn)有引力相關(guān),它沒有引力就不能發(fā)生。不管是在零重力環(huán)境下還是在地球的重力環(huán)境下,電火花的產(chǎn)生都伴隨著引力場(chǎng)的輔助作用,這個(gè)引力場(chǎng)通常是集中在電火花周圍而產(chǎn)生作用的。
所有東西都在接受引力作用的影響。
火苗向周圍空氣施加熱量而產(chǎn)生浮力,這也是重力的緣故。所以,只要你打開視野,你就會(huì)發(fā)覺所有東西都在受引力的作用,只要你先發(fā)現(xiàn)引力不僅僅只包括地表的重力。太陽(yáng)也會(huì)產(chǎn)生引力,其他行星也會(huì),它就是大自然所擁有的東西,這已被各種實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。
在地球上,火苗的燃燒會(huì)加熱周圍的空氣,使之受熱膨脹而密度下降。重力會(huì)將更冷而密度更大的空氣拉到火苗的底部,并取代受熱上升的空氣。這是一種熱對(duì)流,它會(huì)給火苗持續(xù)地帶來(lái)新鮮的空氣,這樣火苗就有充足的氧氣補(bǔ)給,因而能一直燃燒到燃料耗光為止。這里,上升的空氣流會(huì)將火苗拉成水滴形,并導(dǎo)致它時(shí)不時(shí)左右搖動(dòng)。
不過,奇怪的事情會(huì)在太空中發(fā)生。沒有重力對(duì)固液氣各體的控制,熱空氣膨脹之后不會(huì)上升,火苗能持續(xù)存在全靠氧氣的自由擴(kuò)散(即氧氣分子在隨機(jī)游走中進(jìn)入火苗區(qū)域)。由于沒有上升熱氣流的作用,火苗通常呈半球形或者球形,并且看上去比較凝滯(這是氧氣流量較小所造成的)?!叭绻阍谖⒅亓Νh(huán)境下點(diǎn)燃一張紙,火苗會(huì)慢慢地從一端爬到另一端,”迪特里希(Dietrich)說(shuō),“宇航員們都對(duì)做我們的實(shí)驗(yàn)感到非常興奮,因?yàn)樘栈馂?zāi)確實(shí)看起來(lái)很陌生?!?/p>
對(duì)于習(xí)慣了地球上這種變化無(wú)常的火苗的人來(lái)說(shuō),太空中的火苗可能平靜地令人生畏。但是在微重力環(huán)境下,火苗可能更加“頑強(qiáng)”,因?yàn)樗鼈冃枰难鯕夂扛?,燃燒時(shí)間也更長(zhǎng)。
BY: quora
FY:浪漫主義學(xué)派
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