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1、为什么蜡烛燃烧时的火苗都是朝上的？2019 圣诞节近在咫尺， 圣诞节点蜡烛以祈求好运和 上帝的祝福， 同时也是对圣婴的迎接， 从物理学的角度来看， 为什么燃烧的蜡烛，它的火苗是朝上的？物理知识大普及， 小编一一为大家解答：一、为什么燃烧的蜡烛，它的火苗是朝上的？ 火在燃烧的时候，发出很多热量。这种热量把周围的空 气加热，于是，受热后的空气产生热膨胀，变得很轻，开始 上升。在水中，轻的物体总是漂浮在水面上。在空气中也是 这样的。也就是说，由于空气受热变成上升气流，才使得火 焰的方向朝上。你也可以这样来理解：火向上燃烧，是因为上升的空气 或燃烧的热气体把火焰拉上去了。因此，在火焰的上端呈现出一种像
2、蜡烛的火苗或火柴的 火苗那样的尖形。这种形状接近于三角形，尤其是顶端和三 角形一样。由于物体在燃烧的过程中， 这种作用不断地产生， 所以， 火总是向上燃烧的。人们认为，失火现场出现强风，烟囱能够助燃，其原因 都是由于这种强烈的、急剧上升的气流造成的。你也可以认 为火苗是随着上升的气流而向上燃烧的。二、燃烧的蜡烛为什么不论横着还是竖着，火苗都朝第 # 页上？1. 蜡烛燃烧的实质是蜡质受热气化，与空气混合，实 现扩散燃烧；2. 气态物质燃烧时，由于气体受热膨胀，引起火焰处 气体密度比大空间气体密度低；3. 在重力场的作用下，密度小的流体受重力反方向的 浮力而向上运动，即对流运动。综上所述，蜡烛火苗
3、的朝向仅与其所受的力场方向相反。 因此，太空中无力场作用时，蜡烛无法对流，则无法燃烧。三、失重条件下的蜡烛能燃烧吗？ ？作为举世闻名的德裔美国科学家，阿尔伯特爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人，赢得世人无尽的赞誉。在 人类进行航天飞行之前很久，他就提出了一个问题：“在失 重的条件下（如宇宙飞船中）能点燃蜡烛吗？”他的回答是 否定的，理由是，处于失重状态下的空气不再受到重力，蜡 烛燃烧时，热空气不再上升，冷空气也不再下降，蜡烛周围 被燃烧过的热空气包围，而蜡烛芯不能得到氧气的补充，因 而很快会熄灭。这种解释完全合乎逻辑，可能正是这种逻辑妨碍人们在 实践中去验证。乘坐宇宙飞船遨游太空的人，谁也不
4、会想到 去擦火柴或点蜡烛。1987 年 2 月，这种情况终于碰到了。 “和平号”宇宙空 第 2 页间站发生了故障氧气发生器起火了。与理论上的看法相反，燃烧的火焰并没有自动熄灭， 宇航员只好动手将火扑灭。这起事故触发了俄罗斯和美国宇航员在失重条件下进 行燃烧实验的想法。于是他们点燃了蜡烛，结果蜡烛持续燃 烧起来，不过燃烧速度比在地面缓慢得多，尤其不同的是火 焰的外形不是象一般那样向上伸展，而是一个很标准的圆球， 火球外围呈淡蓝色。这是什么原因呢？ 原来爱因斯坦忽略了空气热运动的存在，即使没有对流， 含有氧的新鲜的空气还是可以通过扩散到达烛芯，维持蜡烛 的燃烧，但烛焰因为没有冷、热空气的对流运动而
5、暗一些。 同时，由于失重，空间的各个方向是各向同性的，因而烛焰 是球型的。宇宙飞船上天以后，前苏联的科学家在“联盟 8 号”上顺利进行了焊接工作，证明了在失重条件下，的确能 够维持燃烧。爱因斯坦这样的大物理学家也会作出错误的推 测，可见物理问题是复杂的多变的，作为学生就更不应该害 怕犯错，而应该积极地思考，积极地推测。既然在失重状态下依然能够燃烧，科学家在设计国际宇 航空间站时，就必须预先考虑到可靠的防火措施。失重能够产生更圆的温度更低的火焰。在上面两张对照 图中，正常重力条件下产生的火焰和失重环境下的火焰之间 的区别可谓一目了然。之所以存在这种区别，物理学的解释是：在地球上，由于受到重力的影响，燃烧后会使旁边空气形成上下对流，于是我们看到的火焰向上。在太空失重的情况下，这种上下对流消失，点燃后的蜡烛没有所谓的向上或 向左等等的方向，其火焰就会向四周伸展，形成球形火焰。在燃烧的同时，虽然消耗了氧气，重要是氧气分子是做 无规则的运动的，周围的氧气分子会填补原来的氧气的空间， 蜡烛便得以继续燃烧，但由于受到废气的阻碍，燃烧时获得 的氧气量会比在地球上相对减小，燃烧不够充分，燃烧会比 在地球上更缓慢。第 # 页
