火为什么热?天气有多热?

火是热的,因为当化学键在燃烧反应中被破坏和形成时,热能(热)被释放。燃烧将燃料和氧气转化为二氧化碳和水。启动反应需要能量,打破燃料和氧原子之间的键,但当原子结合成二氧化碳和水时,会释放出更多的能量。...

火是热的,因为当化学键在燃烧反应中被破坏和形成时,热能(热)被释放。燃烧将燃料和氧气转化为二氧化碳和水。启动反应需要能量,打破燃料和氧原子之间的键,但当原子结合成二氧化碳和水时,会释放出更多的能量。

Why is fire hot? A close-up of a hand striking a match and a close-up of flames. Text: "The energy required to start and sustain the conbustion reaction is much less than the energy released by the combustion reaction."

燃料+氧气+能量→ 二氧化碳+水+更多能源

光和热都作为能量释放。火焰是这种能量的明显证据。火焰主要由热气组成。余烬发光是因为物质的温度足以发出白炽灯(很像火炉燃烧器),而火焰则从电离气体(像荧光灯泡)发出光。火光是燃烧反应的可见指示,但热能(热)也可能是不可见的。

为什么火是热的

简而言之:火是热的,因为储存在燃料中的能量会突然释放。开始化学反应所需的能量远小于释放的能量。

要点:火为什么这么热?

  • 无论使用何种燃料,火总是热的。
  • 虽然燃烧需要活化能(点火),但释放的净热量超过所需能量。
  • 打破氧分子之间的化学键会吸收能量,但形成产物(二氧化碳和水)的化学键会释放更多的能量。

火有多热?

火灾没有单一的温度,因为释放的热能量取决于几个因素,包括燃料的化学成分、氧气的可用性和被测量的火焰部分。木材火灾可能超过1100摄氏度(2012华氏度),但不同类型的木材在不同的温度下燃烧。例如,松树产生的热量是杉木或柳树的两倍多,干燥的木材比绿色木材燃烧得更热。丙烷在空气中的燃烧温度相当(1980℃),但在氧气中的燃烧温度要高得多(2820℃)。其他燃料,如氧气中的乙炔(3100摄氏度),燃烧温度比任何木材都高。

火的颜色是衡量它有多热的粗略标准。深红色火焰约为600-800摄氏度(1112-1800华氏度),橙色火焰约为1100摄氏度(2012华氏度),白色火焰更热,温度范围为1300-1500摄氏度(2400-2700华氏度)。蓝色火焰是所有火焰中最热的,温度范围为1400-1650摄氏度(2600-3000华氏度)。本生灯的蓝色气体火焰比蜡烛的黄色火焰要热得多!

火焰中最热的部分

火焰最热的部分是最大燃烧点,即火焰的蓝色部分(如果火焰燃烧得那么热)。然而,大多数进行科学实验的学生被告知使用火焰的顶部。为什么?因为热量上升,所以火焰锥的顶部是能量的一个很好的收集点。此外,火焰的圆锥体具有相当一致的温度。另一种测量最热区域的方法是寻找火焰中最亮的部分。

有趣的事实:最热最冷的火焰

有史以来产生的最热火焰温度为4990℃。这场火灾是以双氰基乙炔为燃料,臭氧为氧化剂形成的。也可使用冷火。例如,可使用经调节的空气-燃料混合物形成约120℃的火焰。然而,由于冷火焰刚刚超过水的沸点,这种类型的火很难维持,很容易熄灭。

趣味消防计划

通过执行有趣的科学项目,了解更多关于火和火焰的知识。例如,了解金属盐如何通过制造绿色火焰影响火焰颜色。准备一个真正激动人心的项目吗?试一试。

来源

  • 施密特·罗尔,K(2015)。“为什么燃烧总是放热的,每摩尔O2产生约418 kJ”。J.化学。教育。92 (12): 2094–99. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333

  • 发表于 2021-09-17 22:30
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  • 分类:化学

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