今天教你馴服火焰：

給蠟燭戴個(gè)“鐵絲罩”，

更離譜的是——

火焰明明在那兒，紙卻點(diǎn)不著。

實(shí)驗(yàn)器材

蠟燭、打火機(jī)/火柴、網(wǎng)狀漏勺/鐵絲網(wǎng)（網(wǎng)孔越細(xì)效果越明顯）、紙、勺子、所標(biāo)杯

實(shí)驗(yàn)步驟

點(diǎn)燃蠟燭，觀察火焰：底部偏藍(lán)、上部偏黃，火焰會(huì)輕微晃動(dòng)。

安全提示：請(qǐng)?jiān)诩议L(zhǎng)陪同下在通風(fēng)處操作，遠(yuǎn)離可燃物！建議戴耐熱手套，鐵絲網(wǎng)被燒后會(huì)變色不可還原。

用鐵絲網(wǎng)罩住蠟燭火焰。鐵絲網(wǎng)靠近，火焰變小、變暗，鐵絲網(wǎng)抬高，火焰變大、變亮。但不管怎樣，火焰都不會(huì)“跑到網(wǎng)外面去”，網(wǎng)外不會(huì)出現(xiàn)外溢火焰。

第三步：

拿開(kāi)鐵絲網(wǎng)，火焰“恢復(fù)”，把紙稍微靠近火焰（肉眼觀察沒(méi)有接觸），很容易立馬被點(diǎn)燃。

第四步：

用鐵絲網(wǎng)隔離，將紙慢慢靠近，紙不會(huì)被點(diǎn)燃、可能會(huì)被烘熱、輕微變黃變焦（取決于距離、時(shí)間、蠟燭大小和網(wǎng)的孔徑），甚至你把一個(gè)紙團(tuán)輕輕放在鐵絲網(wǎng)上方，也通常不會(huì)被點(diǎn)著。

第五步：

用勺子蓋住蠟燭熄滅火焰，等待鐵絲網(wǎng)降溫后再收拾器材。

原理解說(shuō)

許多人常將火焰視為一團(tuán)“看得見(jiàn)，摸不著的物體”，然而從科學(xué)角度而言，火焰實(shí)質(zhì)上是一個(gè)正在進(jìn)行劇烈氧化反應(yīng)的高溫氣相反應(yīng)區(qū)。以蠟燭為例：固態(tài)蠟先熔化為液體，再汽化為蠟蒸氣，這些蒸氣與空氣中的氧氣混合，在達(dá)到燃點(diǎn)溫度后發(fā)生持續(xù)的氧化反應(yīng)，并釋放出光和熱。因此，燃燒的維持需同時(shí)滿足可燃物、助燃物（通常為氧氣）以及達(dá)到燃點(diǎn)的溫度這三個(gè)基本條件。

鐵絲網(wǎng)在此情境中的關(guān)鍵作用，并非是“阻擋氣流”或“隔絕空氣”，而在于其利用金屬的高導(dǎo)熱性實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的快速導(dǎo)散。當(dāng)火焰試圖穿過(guò)網(wǎng)孔時(shí)，其前沿的高溫區(qū)域——即負(fù)責(zé)引燃網(wǎng)外氣體的反應(yīng)帶會(huì)與金屬絲接觸，熱量被迅速傳導(dǎo)至網(wǎng)體并散失。一旦該區(qū)域溫度低于反應(yīng)維持所需的熄火溫度，鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)便會(huì)中斷。因此，觀察到的現(xiàn)象是：火焰在網(wǎng)內(nèi)持續(xù)燃燒，卻無(wú)法在網(wǎng)外形成新的明火，仿佛被“禁錮”于網(wǎng)內(nèi)。

蠟燭火焰模型。對(duì)蠟燭這種擴(kuò)散火焰（diffusion flame）來(lái)說(shuō)：燃料（蠟蒸氣）主要在火焰內(nèi)部/中部，氧氣從外界擴(kuò)散進(jìn)來(lái)，所以主要放熱反應(yīng)被限制在兩者相遇的地方——也就是火焰外緣那層很薄的“殼”。對(duì)蠟燭火焰分區(qū)時(shí)，明確反應(yīng)區(qū)在火焰的側(cè)邊和下邊緣的藍(lán)色區(qū)域（2區(qū)），以及上部外緣（3區(qū)）

這一原理也解釋了為何在罩網(wǎng)之后，將紙張置于原先火焰上方卻不易被點(diǎn)燃：紙張的點(diǎn)燃通常需要火焰直接接觸，使其迅速熱分解并產(chǎn)生可燃?xì)怏w，進(jìn)而被引燃。而在鐵絲網(wǎng)存在時(shí)，紙張主要接觸的是經(jīng)網(wǎng)孔冷卻后的對(duì)流熱氣體和較為分散的熱輻射，無(wú)法獲得點(diǎn)燃所必需的瞬間高溫接觸，因此通常僅會(huì)被烘烤至變黃、炭化，而難以起火。反之，移除鐵絲網(wǎng)后，火焰恢復(fù)完整的高溫前沿，紙張便迅速被引燃。

戴維燈示意圖，圖源網(wǎng)絡(luò)

把這個(gè)現(xiàn)象搬到真實(shí)世界，就是著名的戴維燈：礦井里可能混有甲烷等可燃?xì)怏w，普通明火一旦“傳出去”就可能引發(fā)爆燃；而戴維燈在火焰外面加上合適孔徑的金屬網(wǎng)，相當(dāng)于一層阻火層——燈里能亮（里面的燃燒繼續(xù)），但火焰的高溫前沿在網(wǎng)處被不斷“抽走熱量”，外界可燃?xì)怏w就點(diǎn)不著、傳不過(guò)，從而把危險(xiǎn)關(guān)在網(wǎng)內(nèi)。

上下滑動(dòng)查看投稿↑↓

1.光陽(yáng)大地的投稿

恭喜粉絲光陽(yáng)大地

獲得《物理，這樣講我就懂啦》

一套

分享贏得紀(jì)念品

對(duì)于本期實(shí)驗(yàn)的投稿

我們將在下期進(jìn)行投票

我們將為票數(shù)最高的兩位粉絲

送出

所標(biāo)杯

一個(gè)

投稿方式

投稿時(shí)間截止到每周五晚九點(diǎn)。48小時(shí)沒(méi)有和我們互動(dòng)的用戶，我們無(wú)法給您發(fā)送消息。為了防止聯(lián)系不到獲獎(jiǎng)用戶的現(xiàn)象發(fā)生，請(qǐng)投票最高獲獎(jiǎng)后及時(shí)聯(lián)系我們。為了截取方便請(qǐng)盡量上傳小于45秒的視頻或者照片。

編輯：二分 & Chocobo