为什么火焰是上升的,是因为地球引力的作用吗?引力不是向下吗?

歆琳科普


在生活中,很多事情的真实本质其实隐藏在表象之后,有时我们了解了其发生的部分原因,或者是间接原因,但没有深挖其本质的原因所在,就会错失很多有趣的故事。火焰的形状就是其中之一,看似简单,其实包含着很深刻的物理本质。

火焰的形状是我们在生活中经常会看到的现象,不管是何时何地火焰都会往上窜,呈现出“泪滴形”,所以我们形象的称之为火苗,那么火焰为何会上升呢?而其上升的原因为何会与向下作用的引力有关?先看下面这张图片。

火焰不同形状的间接原因

上图中的火焰形状分别呈现出了“泪滴形”和“球形”,左边的情况是在有引力的作用下形成的,也是我们大家熟悉的火焰,而右边的形状是在国际空间站的失重环境下形成的。它们为什么会表现出不同的形状呢?相信你肯定听过下面的解释。

在地球上,我们常会听说这样的真理:冷空气下降,热空气上升,事实确实是这样的。在火焰附近的空气被加热以后,由于密度的减小就会上升,上升的热空气就会造成局部区域的压力降低,而离火焰稍微远的冷空气就会下降并且补充到压力低的区域,然后再次被加热上升,循环往复。从冷热空气的对流,我们就能知道,上升的热空气会把火焰带上去,形成“泪滴”的形状。

而在失重的环境下,火焰表现出球形的原因,根据上文我们也能猜出来是因为火焰周围的空气不会发生对流。也就是说,火焰周围的热空气不会上升,稍远一点的冷空气也不会下降。

大多数的回答就只解释到了这里,确实也解释清楚了火焰形状不同的原因,但根本问题、也就是本质原因没有说清楚。为什么失重下的空气就不发生对流呢?蜡烛火焰周围的热空气密度低,为什么不会上升?其本质原因就在于引力对大气的分层作用。

下面我们就了解下,引力是如何让空气对流的?

根据牛顿的引力方程,我们就能看出引力的作用方式就是对密度更大(质量更大)的物体有着更强的吸引力,而我们地球在形成的过程中,引力就会使得重元素发生沉降,而轻元素就会上升,从地核到地壳,密度也会从大到小排列,地核密度大于地幔,地幔密度大于地壳。

但是地球目前来说,并不是完美的按照这样的层次分布的,也就是说还有大量的、本应该沉降到底部的元素还处在轻元素的上层,这是因为固态物体的流动性差一点,发生沉降的速度十分缓慢,但每个一段时间,地球都会趋向于往更完美的结构发展,也就是重元素就会发生沉降,每次沉降的过程就是地震发生的根本原因,而地震的能量来源正是因为万有引力的作用。

现在再来看下地壳之上,地壳之上的地球组成要么是海洋,要么就是大气,液态物质和气态物质的流动性较好,在引力的作用下所有分成也趋向于完美的分层!你看,海洋在地壳之上,大气在海洋之上;在大气中更重的气体在最底部,而那些比较轻的气体,例如:氢气、氦气早已经逃逸的外太空了。这就是为什么地球氦气如此稀缺的原因,氢气因为大量存在于水里,所以制备氢气很简单,而氦气只能通过地球内部重元素的放射性衰变产生。

正是因为引力对大气的分层作用,也就是对密度较大的气体有更强的吸引力,对密度较小的气体有较弱的吸引力。在蜡烛周围,空气被加热以后密度降低,受到的引力减小,周围的冷空气由于密度较高,收到的引力较大,就会迅速的沉降挤占热空气的位置,使得热空气上升。也就是说,正是因为引力对冷空气向下力,导致了热空气被挤走,让火焰向上窜动。所以,在地球上火焰的形状,其本质的原因是向下的引力作用。

如果在国际空间站,由于没有引力的作用,热空气和冷空气不会感受到任何力的作用,空气也不会发生分层,蜡烛周围的热空气会一直包围着火焰,以分子间的热传导和热辐射的形式散发热量,并不会发生对流。

所以,综上所述

正是因为地球上引力的存在,才造成了火焰的形状,而空气的对流也只是造成火焰形状的间接原因。下次,你就可以直接告诉其他人,是引力让火焰往上窜的。是不是显的更高大上一点了!


量子科学论


我们现在对大自然的了解在地表肉眼可见范围内可以说非常深刻,也总结出了各种自然现象背后的自然规律,我们称之为定理、定律等等。那么火焰上升这一随处可见习以为常的自然现象又该怎样解释呢?确实有地球引力的作用,而且是主要作用,但还有其他因素,这些因素综合起来,才形成了我们看到的火焰上升的自然现象。

火焰是燃烧这一化学反应的放热现象

早起人类从自然界获得火种后,便对其产生了极强的依赖。那火是什么呢,我们现在知道,火是可燃物质与氧气的剧烈的化学反应。燃烧这一化学反应是瞬间完成的,如果仅仅是燃烧,是不会出现火焰这一现象的,因为这其中伴随有物理变化,如可燃物从液态到气态的变化。比如酒精灯,在酒精、空气、燃烧能量条件具备后,燃烧开始放热,酒精由液态变成气态飞入空气中,在空气中开始燃烧的化学反应。我们所看到的火焰,便是空气中氧气与酒精分子在达到着火点的情况下燃烧放热发出的可见光。

万有引力与热胀冷缩形成空气流动

空气具有热胀冷缩的特性。而牛顿第一定律就告诉我们力是改变物体运动状态的原因。局部空气因燃烧而受热膨胀,致使其密度变小,此时,周围冷空气对这些热空气的综合作用力为向上的浮力,而地球对这些而空气的引力又会小于这个浮力,所以,受热空气所受外力之和为向上的浮力与引力的差值。因此受热空气向上运动。这是其原理,至于现象,因为空气透明,不利于我们观察,可以仔细想想我们喝的汤汁,从锅里盛到碗中后,因为汤汁不是纯水,可以看到汤汁内细碎食物的规律运动,四周向下,中间向上翻滚,这些细碎食物便是随汤汁中的水运动的。而水的运动与这里的空气流动同理。

火焰的形成

综合以上两点,可燃物质在外界能量作用下,与空气中的氧气发生燃烧反应,反应放热,致使还未参加反应的可燃物分子或粉尘发生物理状态的变化散发到周围空气中,而周围空气此时形成了一个向上运动的气流,可燃物受气流向上的力作用而随之向上,在向上运动过程中发生燃烧反应而以电磁辐射(包括可见光)的形式向四面八方辐射能量,形成我们看的见的向上跳动的火焰。

总结:

火焰的上升主要由以下几点原因:

(1)、地球引力

(2)、燃烧的化学反应为放热反应

(3)、可燃物质由液态或固态转化为气态或粉尘的物理变化

(4)、空气热胀冷缩因素。


蛋蛋说科学


火燃之所以向上,是空气冷热对流产生风的简单的物理现象所致。OOO火燃烧后近周围空气的温度急剧升高,因气温升高后,下面瞬间会出现真空,这时周围的冷空气必然会迅速填补这个真空。这种热空气(在上)不断上升,冷空气(在下)不断补充,这就形成一种由下而上的一种气流,自然地带动火燃(苗)向上,而不是向下!〈〈在空气中,高温的空气总是在上并向上流动,低温的空气总是在下,遇火后温度急剧升高也向上运动而形成向上的气流~风,这是火焰(苗)向上的根本原因〉〉。人们常说火大自带风,就是这个道理。与地球引力无丝毫关系。


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当物体燃烧时火焰之所以上升🔥🔥正是因为空气助燃形成火苗往上升,而受热的空气密度是最轻的,所以燃烧后的火焰往上升是不受地心引力影响的。比喻,大森林一旦起火,四周六围的空气就象刮大风似的跑来大森林冲当神助攻,而且不断从地下补充空气,形成大片大火光冲天而起,而不正是下,形成循环燃烧。


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火焰的密度小于空气的密度,所以上飘。



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火焰上升:并不是引力决定的,是光热作用力,引力属于后座力。要说清楚,不是一二句能讲清的。这里用最简单的说上几句。

第一要认识的,引力是以物体为中心,向内吸引,相反:斥力也是以物体为中心,向外辐射。

众所周知,地面上的空气,是空气的最底层,称呼于一个大气压,空气的密度为10×l0,也是每个空气分子的距离是10倍。我们生活中气体,只有万分之一是空气,其余的是空间,空气中大部分是氮气,是无色无味,所以我们能看得远。

如果在这空气中燃烧物体,火苗就会有上升现象,燃烧物主要是化合作用,也就是产生光子,称呼于光热产生。

物体燃烧时会产生气体,从固体转化为气体,体积会扩大一千倍以上,燃烧时发出大量光子,火苗中的光子百分之九十九以上,随着火苗升腾,只有百分之一是辐射四周围,所以烧火能取暖。一般物体量大的燃烧,火苗就越升起的高。因空气的对流,同空气阻力。火苗有一定的限度,随着光热会扩散。总之火焰上升,主要是光子向外辐射,物体引力作为反作用力。


绍明6481


火燃烧的时候要产生大量的热,火焰的温度会加热火焰附近的空气,热空气膨胀密度变小,就会在空气浮力带动下形成升力,而升力大于重力,带着火焰就向上了。



石头哥的江湖


我看了大家的回答都不对,挺简单的事情搞的那么复杂,小学生都明白的事还问个啥,还用上公式,告诉大家公式方程解释物理现象的大多数人都是科学混混,包括爱因斯坦,如果一个公式就概括一个物理性质傻瓜也知道是不可能的。火苗上升是燃烧高温造成空气密度减小,靠浮力,靠浮力,靠浮力而上升,地球外层是比重小的氢氦,太阳系最外也是氢气,木星,海王星都是气态星它们靠引力把氢吸附自己身上,他们体积大但是密度没有地球大,咱再说地球,多数人认为黄金地球含量稀少,错了,我们都被西方理论洗脑了,重元素都在地球中心,土,岩石比重都轻好像好像炼钢炉里的矿渣都浮在高温液态表面,而核心就是黄金和重元素,用浮力解释简单明了,牛顿麦克斯韦后的多数理论有待验证,


华夏自然物理研究所


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


缅怀经典品味人生


答:火焰上升是因为火焰在燃烧时需要大量的氧气,如果没有氧气就不能燃烧,氧气在空气中占有很大的比例和重量比,当燃烧时,周围大量的空气会自下而上的向火内补充,从而形成了火焰上升之势。


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