2019圣誕節(jié)近在咫尺，圣誕節(jié)點(diǎn)蠟燭以祈求好運(yùn)和上帝的祝福，同時(shí)也是對(duì)圣嬰的迎接，從物理學(xué)的角度來看，為什么燃燒的蠟燭，它的火苗是朝上的？物理知識(shí)大普及，小編一一為大家解答：
一、為什么燃燒的蠟燭，它的火苗是朝上的？
火在燃燒的時(shí)候，發(fā)出很多熱量。這種熱量把周圍的空氣加熱，于是，受熱后的空氣產(chǎn)生熱膨脹，變得很輕，開始上升。在水中，輕的物體總是漂浮在水面上。在空氣中也是這樣的。也就是說，由于空氣受熱變成上升氣流，才使得火焰的方向朝上。
你也可以這樣來理解：火向上燃燒，是因?yàn)樯仙目諝饣蛉紵臒釟怏w把火焰拉上去了。
因此，在火焰的上端呈現(xiàn)出一種像蠟燭的火苗或火柴的火苗那樣的尖形。這種形狀接近于三角形，尤其是頂端和三角形一樣。
由于物體在燃燒的過程中，這種作用不斷地產(chǎn)生，所以，火總是向上燃燒的。
人們認(rèn)為，失火現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)，煙囪能夠助燃，其原因都是由于這種強(qiáng)烈的、急劇上升的氣流造成的。你也可以認(rèn)為火苗是隨著上升的氣流而向上燃燒的。
二、燃燒的蠟燭為什么不論橫著還是豎著，火苗都朝上？
1. 蠟燭燃燒的實(shí)質(zhì)是蠟質(zhì)受熱氣化，與空氣混合，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散燃燒；
2. 氣態(tài)物質(zhì)燃燒時(shí)，由于氣體受熱膨脹，引起火焰處氣體密度比大空間氣體密度低；
3. 在重力場(chǎng)的作用下，密度小的流體受重力反方向的浮力而向上運(yùn)動(dòng)，即對(duì)流運(yùn)動(dòng)。
綜上所述，蠟燭火苗的朝向僅與其所受的力場(chǎng)方向相反。因此，太空中無(wú)力場(chǎng)作用時(shí)，蠟燭無(wú)法對(duì)流，則無(wú)法燃燒。
三、失重條件下的蠟燭能燃燒嗎？ ？
作為舉世聞名的德裔美國(guó)科學(xué)家，阿爾伯特?愛因斯坦是現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人，贏得世人無(wú)盡的贊譽(yù)。在人類進(jìn)行航天飛行之前很久，他就提出了一個(gè)問題：“在失重的條件下（如宇宙飛船中）能點(diǎn)燃蠟燭嗎？”他的回答是否定的，理由是，處于失重狀態(tài)下的空氣不再受到重力，蠟燭燃燒時(shí)，熱空氣不再上升，冷空氣也不再下降，蠟燭周圍被燃燒過的熱空氣包圍，而蠟燭芯不能得到氧氣的補(bǔ)充，因而很快會(huì)熄滅。
這種解釋完全合乎邏輯，可能正是這種邏輯妨礙人們?cè)趯?shí)踐中去驗(yàn)證。乘坐宇宙飛船遨游太空的人，誰(shuí)也不會(huì)想到去擦火柴或點(diǎn)蠟燭。
1987年2月，這種情況終于碰到了�！昂推教�(hào)”宇宙空間站發(fā)生了故障──氧氣發(fā)生器起火了。與理論上的看法相反，燃燒的火焰并沒有自動(dòng)熄滅，宇航員只好動(dòng)手將火撲滅。
這起事故觸發(fā)了俄羅斯和美國(guó)宇航員在失重條件下進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)的想法。于是他們點(diǎn)燃了蠟燭，結(jié)果蠟燭持續(xù)燃燒起來，不過燃燒速度比在地面緩慢得多，尤其不同的是火焰的外形不是象一般那樣向上伸展，而是一個(gè)很標(biāo)準(zhǔn)的圓球，火球外圍呈淡藍(lán)色。
這是什么原因呢？
原來愛因斯坦忽略了空氣熱運(yùn)動(dòng)的存在，即使沒有對(duì)流，含有氧的新鮮的空氣還是可以通過擴(kuò)散到達(dá)燭芯，維持蠟燭的燃燒，但燭焰因?yàn)闆]有冷、熱空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)而暗一些。同時(shí)，由于失重，空間的各個(gè)方向是各向同性的，因而燭焰是球型的。宇宙飛船上天以后，前蘇聯(lián)的科學(xué)家在“聯(lián)盟8號(hào)”上順利進(jìn)行了焊接工作，證明了在失重條件下，的確能夠維持燃燒。愛因斯坦這樣的大物理學(xué)家也會(huì)作出錯(cuò)誤的推測(cè)，可見物理問題是復(fù)雜的多變的，作為學(xué)生就更不應(yīng)該害怕犯錯(cuò)，而應(yīng)該積極地思考，積極地推測(cè)。
既然在失重狀態(tài)下依然能夠燃燒，科學(xué)家在設(shè)計(jì)國(guó)際宇航空間站時(shí)，就必須預(yù)先考慮到可靠的防火措施。
失重能夠產(chǎn)生更圓的溫度更低的火焰。在上面兩張對(duì)照?qǐng)D中，正常重力條件下產(chǎn)生的火焰和失重環(huán)境下的火焰之間的區(qū)別可謂一目了然。之所以存在這種區(qū)別，物理學(xué)的解釋是：在地球上，由于受到重力的影響，燃燒后會(huì)使旁邊空氣形成上下對(duì)流，于是我們看到的火焰向上。在太空失重的情況下，這種上下對(duì)流消失，點(diǎn)燃后的蠟燭沒有所謂的向上或向左等等的方向，其火焰就會(huì)向四周伸展，形成球形火焰。
在燃燒的同時(shí)，雖然消耗了氧氣，重要是氧氣分子是做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)的，周圍的氧氣分子會(huì)填補(bǔ)原來的氧氣的空間，蠟燭便得以繼續(xù)燃燒，但由于受到廢氣的阻礙，燃燒時(shí)獲得的氧氣量會(huì)比在地球上相對(duì)減小，燃燒不夠充分，燃燒會(huì)比在地球上更緩慢。
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