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2019-02-07

为什么火焰通常是橙色的?

我们见过不同颜色的火焰:在壁炉里的燃烧柴火有黄色、橙色、红色、白色和蓝色的火焰。火焰的颜色取决于两个因素:火的温度和燃烧的物质。

为什么火焰通常是橙色的?

为了弄清温度与颜色的关系,就让我们先来看看电炉吧。通电之前,电炉上的线圈是冷的,黑色的。现在假设你要烧汤,你打开电炉,线圈就开始变热,慢慢地变成暗红色。随着线圈温度越来越高,它也变得越来越红。最后,当达到最高温度时,线圈变成了明亮的橙红色。

当然,电炉本身并没有燃烧,也不是线圈着火了,它们只是越来越热。如果它们的温度能加热到更高,它们的颜色变化就可能更显著,它们会变成黄色,然后白色,再就是蓝色,而不是保持橙红色不变。蓝色实际上表明温度最高。

火焰颜色包含的原理与上述差不多,举蜡烛的火焰为例,蜡烛在燃烧过程中,火焰就有几种颜色。

燃烧的过程需要氧气,如果在火焰上罩上一个小罐子,火焰就会因为缺氧而熄灭。因此蜡烛燃烧时,火焰内部靠近底部的位置由于氧气少,颜色就比较暗。而火焰外层靠近顶端的位置氧气就比较充足,因此这里的火势旺盛,颜色也最亮。随着燃烧的烛芯越来越短,蜡融化,微粒四溅,并有微小的碳粒飞扬,这些物质都被烧成很小的碳的碎屑,然后随着火焰飞起来,这些碳粒很热,热到可以发光,就跟电炉上的线圈变红是一个道理。

事实上,这些碳粒的温度比电炉上的线圈还高,所以它们不是发红色光,而是发出黄光。这也是蜡烛火焰大部分是黄色的原因。而靠近烛芯的位置,火焰是蓝色的,因为这里的温度更高。

在壁炉里的火焰或是篝火上,我们可以看到更多颜色。柴火的温度比蜡烛火焰低,所以它看起来更偏橙色一些。但是之所以我们能看到黄色,是因为其中有些碳粒,它们温度很高,会呈现出黄色。烟囱里的黑烟,就是那些碳粒冷却之后的样子。

燃烧的木柴里的某些化学成分也会产生不同的颜色。比如火中会合有一些钠(这是我们每天吃的食盐的组成部分),其在加热时,会发出明亮的黄光。火焰里也可能会有钙(我们都知道牛奶里有丰富的钙),钙在加热时会放出深红色的光。另外,如果火中有磷的话,就会有绿光。这些元素都可能存在于燃烧的木柴或是其他燃烧的物质中,所以柴火的颜色种类就更多了。

最后,所有这些颜色混合起来还可以形成白光,就好像彩虹的七色光混合起来就能变成白光一样。

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