重力会对火苗产生作用吗?答案是这样的

2021-08-29 08:46 来源:天文在线 原文链接:点击获取

火苗当然会受到重力的作用。

我先把概念给说明白:重力是地球对宇宙中任何一个物体都施加的作用力。呃,实际上自然界中任何两个有质量的物体间都存在着万有引力,但这里我们说的重力仅指地球对其他物体施加的引力。

问题的关键是,重力不是宇宙中物体所受到的唯一的力,还有很多其他类型的力,你都可以在谷歌上轻松搜到它们。

所以,为什么火苗不像其他物体一样受重力作用而倒下去呢?

我们先来了解一种新的力,它被叫做浮力。事实上,低密度物体倾向于上浮而高密度物体倾向于下沉。氦气球在空气中上浮就是一个实例,毕竟氦气的密度比氧气、氮气、二氧化碳等气体都要低。我们把引起氦气球上浮的这种力叫做浮力。

听说过热气球吗?只要简单地加热空气,空气的密度就会下降,相同体积空气的重量就会下降。所以只要加热气球里的空气,气球就会上浮。这正是热气球的工作原理。

我们现在已经知道了热空气密度低而得以上浮。可是火苗又不是空气,更不是热空气,它为什么也会一个劲地朝上冒呢?

首先我们得知道火苗是什么。火苗是正在进行燃烧反应的气体,但这不是说每个在燃烧的微粒都可以被看清楚。这些微粒在足够的温度下会燃烧并放出更多的能量,多余的能量中有一部分以可见光的形式释放出来并进入我们的眼睛,这样我们才看得到火苗。

该过程中释放的可见光大多数情况下都呈红黄色。这就是火苗的形成过程。

所以说,火就是粒子燃烧所发出的光。

并且,这意味着火也是由粒子构成的,在热量的作用下它们的密度变得很低,于是就往上升起来了。

那么这跟重力有什么关系呢?

不用管它,合外力才是最重要的指标。如果你我俩同时拉动一块物体,方向相反但你用的力更大,那么这块物体肯定会朝你移动。

同样地,因为浮力比重力大得多,粒子都会往上移动,于是看上去火苗就是反重力的。

又及:

浮力不是永远都比重力大的。你知道,如果你给氦气球绑上一个重铁块,整个气球都会掉下来。

看看这两张图。左图是处于地球引力环境中的蜡烛,右图的蜡烛则处于几乎没有重力的环境。

现在你可以看出区别——左图的火苗是细长的,但是右图的火苗是球形的。

那么,这是为什么呢?

可以认为,重力把所有东西都拉向地心。

现在当我们点燃蜡烛后,既然火苗已经被点起来了,那么它的方向就是与重力方向相反的。你可以认为它受到了浮力的作用,这是一种上行流体所造成的力。

这里火苗使周围空气受热上升,毕竟远处的空气冷而重。受地球重力场及气压的影响,火苗就被拉长了。

或者说,地球巨大的质量引起火苗周围的时空弯曲,于是火苗得以在空间中如此排布,并散发出亮黄色的光芒。

而在太空这种微重力环境下,时空没怎么弯曲,所以形成火苗的粒子均匀地扩散并形成一个散发着蓝色光芒的球。

在这里,燃烧的速度非常缓慢,因为抵达火苗的氧气流量限制了反应的速度。能量释放的速度和气体流动的速度都很慢,这造就了火苗的这种奇怪的形状。

在微重力场下,火苗发射的光的波长比较小,所以观察者可以看到蓝蓝的火苗。

所以说,我们在日常生活中看到的火苗正是重力作用的结果。

甚至,我们看到的电火花都和万有引力相关,它没有引力就不能发生。不管是在零重力环境下还是在地球的重力环境下,电火花的产生都伴随着引力场的辅助作用,这个引力场通常是集中在电火花周围而产生作用的。

所有东西都在接受引力作用的影响。

火苗向周围空气施加热量而产生浮力,这也是重力的缘故。所以,只要你打开视野,你就会发觉所有东西都在受引力的作用,只要你先发现引力不仅仅只包括地表的重力。太阳也会产生引力,其他行星也会,它就是大自然所拥有的东西,这已被各种实验所证实。

在地球上,火苗的燃烧会加热周围的空气,使之受热膨胀而密度下降。重力会将更冷而密度更大的空气拉到火苗的底部,并取代受热上升的空气。这是一种热对流,它会给火苗持续地带来新鲜的空气,这样火苗就有充足的氧气补给,因而能一直燃烧到燃料耗光为止。这里,上升的空气流会将火苗拉成水滴形,并导致它时不时左右摇动。

不过,奇怪的事情会在太空中发生。没有重力对固液气各体的控制,热空气膨胀之后不会上升,火苗能持续存在全靠氧气的自由扩散(即氧气分子在随机游走中进入火苗区域)。由于没有上升热气流的作用,火苗通常呈半球形或者球形,并且看上去比较凝滞(这是氧气流量较小所造成的)。“如果你在微重力环境下点燃一张纸,火苗会慢慢地从一端爬到另一端,”迪特里希(Dietrich)说,“宇航员们都对做我们的实验感到非常兴奋,因为太空火灾确实看起来很陌生。”

对于习惯了地球上这种变化无常的火苗的人来说,太空中的火苗可能平静地令人生畏。但是在微重力环境下,火苗可能更加“顽强”,因为它们需要的氧气含量更少,燃烧时间也更长。

BY: quora

FY:浪漫主义学派

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