今天教你馴服火焰：

給蠟燭戴個“鐵絲罩”，

更離譜的是——

火焰明明在那兒，紙卻點不著。

實驗器材

蠟燭、打火機/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

實驗步驟

點燃蠟燭，觀察火焰：底部偏藍(lán)、上部偏黃，火焰會輕微晃動。

安全提示：請在家長陪同下在通風(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“跑到網(wǎng)外面去”，網(wǎng)外不會出現(xiàn)外溢火焰。

第三步：

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

第四步：

用鐵絲網(wǎng)隔離，將紙慢慢靠近，紙不會被點燃、可能會被烘熱、輕微變黃變焦（取決于距離、時間、蠟燭大小和網(wǎng)的孔徑），甚至你把一個紙團輕輕放在鐵絲網(wǎng)上方，也通常不會被點著。

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

許多人常將火焰視為一團“看得見，摸不著的物體”，然而從科學(xué)角度而言，火焰實質(zhì)上是一個正在進(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，燃燒的維持需同時滿足可燃物、助燃物（通常為氧氣）以及達(dá)到燃點的溫度這三個基本條件。

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)熱性實現(xiàn)對熱量的快速導(dǎo)散。當(dāng)火焰試圖穿過網(wǎng)孔時，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。對蠟燭這種擴散火焰（diffusion flame）來說：燃料（蠟蒸氣）主要在火焰內(nèi)部/中部，氧氣從外界擴散進(jìn)來，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”。對蠟燭火焰分區(qū)時，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燃：紙張的點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，紙張主要接觸的是經(jīng)網(wǎng)孔冷卻后的對流熱氣體和較為分散的熱輻射，無法獲得點燃所必需的瞬間高溫接觸，因此通常僅會被烘烤至變黃、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)

把這個現(xiàn)象搬到真實世界，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就點不著、傳不過，從而把危險關(guān)在網(wǎng)內(nèi)。

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編輯：二分 & Chocobo