火到底是什么？答案比你想象的更離奇

火是一種古老的技術(shù)，幫助了我們塑造人類進(jìn)化.我們的祖先使用火為了安全、烹飪和保存食物。他們圍著跳動的火堆聚集，分享故事，傳遞文化知識，建立社區(qū)。

如今，火已成為重要的工業(yè)工具。它依然融入我們的日常生活和儀式中（比如吹滅生日蛋糕上的蠟燭）。

正如數(shù)百萬年前一樣，火能夠塑造我們的景觀，擁有毀滅性和重振整個生態(tài)系統(tǒng)。

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火如此熟悉，卻又難以定義?；鸬降资鞘裁矗?/p>

我們先從一個更容易回答的問題開始。

火的原料是什么？

點(diǎn)燃火焰需要三樣?xùn)|西：燃料（燃燒物）、氧氣，以及初始火花或熱源。這被稱為火三角，但你也可以把燃料和氧氣稱為“反應(yīng)物”，初始熱量稱為“活化能”。

對于叢林火災(zāi)來說，有機(jī)物（如木材）提供了燃料?？諝庵写嬖谘鯕?，活化能可能來自多種來源，例如閃電或者人類活動。

如果我們?nèi)コ渲幸粋€反應(yīng)物，火就無法繼續(xù)燃燒。撲滅叢林火災(zāi)時，可以通過以下方式去除熱量用水撲滅火焰.水被轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽也通過排擠空氣來撲滅火焰。燃料可能被火災(zāi)本身消耗殆盡，或通過危險減免措施提前移除，或者文化焚燒.

火的主要“產(chǎn)物”是能量，以及二氧化碳和水蒸氣。當(dāng)燃料超過燃燒所需的氧氣時，比如叢林火災(zāi)，可能會有額外的產(chǎn)品。

其中一種是煤煙，是微小、半燃燒的碳顆粒。這些產(chǎn)品相互作用，提供了我們在經(jīng)歷火災(zāi)時所感受到和看到的效果。

我們從火中感受到的溫暖來自能量輻射以熱的形式向外擴(kuò)散。該熱氣體產(chǎn)物上升因為它們的密度低于周圍較冷的空氣。這些氣體攜帶著煙塵顆粒，由于高溫，會發(fā)出黃橙色的光芒.

在叢林火災(zāi)或篝火中，我們感受到的就是燃燒的煙灰?；鹧鎸嶋H上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們能看到的地方。隨著煙灰上升，它冷卻并發(fā)出我們看不見的顏色，比如紅外光.

那么，什么是火？

顯然它不是液體或固體。雖然火焰確實涉及高溫氣體，但火焰只存在于火焰燃燒時。它們本身并不穩(wěn)定，我們也無法像二氧化碳或水蒸氣那樣在容器中收集火焰。因此，火焰和火不是氣體。

我們也可以排除等離子體——第四物質(zhì)狀態(tài).等離子體類似于極熱氣體，但存在一些關(guān)鍵區(qū)別。

等離子體中蘊(yùn)含的熱能如此之大，以至于等離子體中的原子會被電離，這意味著它們無法再保持所有電子。等離子體就像一鍋帶電粒子的湯，包括電子和電離原子，能夠?qū)щ姴㈨憫?yīng)磁場。

在最猛烈火災(zāi)的最熾熱區(qū)域，可能存在足夠的電離原子形成弱等離子體區(qū)域.然而，等離子體本身并不穩(wěn)定，火焰整體上并不像等離子體那樣表現(xiàn)。

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事實上，火根本不是物質(zhì)?；鹗?em>流程.這是一種叫做燃燒的化學(xué)反應(yīng)。

這是地球獨(dú)有的過程

氣體和等離子體無處不在宇宙中，但我們所經(jīng)歷的火焰——可見的氧氣火焰——似乎是地球獨(dú)有的。

地球本身由塵埃和氣體形成圍繞著一顆年輕的太陽，太陽熱得幾乎完全是等離子體。宇宙是數(shù)萬億個星系每個都充滿了恒星和可能的行星系統(tǒng)，所以外面有大量的氣體和等離子體。

與此同時，我們的地球是宇宙中唯一的地方火災(zāi)已知可能發(fā)生。

這是因為火的關(guān)鍵成分之一——穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)——是生命的副產(chǎn)品.據(jù)我們所知，生命只存在于地球上。

艾瑪·布朗數(shù)學(xué)與物理講師，澳大利亞昆士蘭大學(xué)

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