又是一个岁月静好的傍晚
我,优秀的博士生小王
早早地完成了实验室的工作
于北京时间晚上七点钟
提着刚买好的菜
站在家门口
我正要从口袋里掏出钥匙开门的时候
邻居老张家的门也开了——
危
哟小王,今天怎么回来的这么早呀?
啊哈哈,今天的实验工作结束的早,所以我就回来做点饭给女朋友吃,毕竟好久没有回家做饭了哈哈~
这样啊哈哈,我其实就是想问你点问题。上次你不是给我科普了什么是等离子体嘛,我今天煲汤的时候就在想,这煤气炉的火焰这么热,它是不是等离子体呢?
嗯?怎么这么巧……
这个问题
我刚刚才在晓乎平台上面看到过
还想回答来着
刚查完资料
——
这可是个深刻的问题
哈哈叔叔你这个问题问得好哦!这其实是一个很深刻的物理问题,我就慢慢给你解释一下吧!
好呀好呀,你说~
要解释这个问题,我们首先要看一看钢铁是怎样炼成的火焰是怎么产生的。
滑动手机屏幕浏览词条
我们可以看到火和焰其实是不一样的两个概念,所以您的这个问题问的其实是焰是不是等离子体。那么对于这个问题简单的回答就是:一般来说,焰不是等离子体,因为它不够热。
如果要更深入地解答这个问题,我们需要重新回顾一下等离子体的概念。上次我和您科普过等离子体,我只提到了当某个东西很热的时候,它就会变成等离子体。其实我有意地忽略了两点重要的信息,一是这个东西
到底需要多热才能变成等离子体,二是温度高并不是唯一条件。听起来很玄乎呢……
哈哈,其实并不玄乎~
我先来跟您讲讲我忽略掉的第一条信息——一个东西到底需要多热才能变成等离子体?
首先,众所周知我们的物质世界是由原子构成的……
是吗……?
……我读书多,不会骗你的。
原子是由原子核和电子构成的,原子核带正电,电子带负电,它们被一种叫做库仑力的相互作用力绑定在了一起。库仑力乍一听上去好像很高大上,其实这个力是与我们的生活最息息相关的力,没有之一。库仑力就是把万物绑定在一起的力量,比如你家的铁桌子,桌子的一头和另一头之所以可以一起动,是因为有库仑力的作用把桌子里的分子锁定在了一起。
十分不开心的桌子分子
哦哦,是这样……
不过你说了这么多,还是没告诉我到底要多热才能把原子中的原子核和电子分开呢?
答案是非常热。
举一个简单的例子,最简单的原子氢原子,如果要把氢原子的电子掰下来,需要13.6电子伏特的能量,对应的温度约150 000度,而一般的火焰只有500-600度,这差的实在是有点远……ㄟ( ▔, ▔ )ㄏ
这么热呀……
没错,就是需要这么热!除此之外,还有我提到的另外一个条件哦~事实上等离子体是通过粒子的平均势能和平均动能的比来定义的:
一般来说我们认为Γ<<1的时候这个物质可以被称为等离子体。所以事实上,温度要比刚才提到的温度要高许多,这个物质才会表现出真正的等离子体的性质,所以火焰离等离子体还差得远!
那为什么火焰还是会发光呢?
这个问题其实更加深♂刻了。有很多人专门为这个问题写了很多书。
简要地说,火焰发出的光是由燃烧后产生的物质的黑体辐射和某些分子的跃迁光子组成的。简单地来说就是燃烧产生了很多很热的物质,而很热的物质本身就是会发光的!
而且,火焰本身在不同条件下会有非常不同的性质,比如在地球上火焰就是下蓝上红的样子(因为不完全燃烧),而在国际空间站,失去重力的约束后,火焰就变成了右边蓝蓝圆圆的可爱模样了。
(+_+)?听上去好复杂……
哈哈,这些事情解释起来确实是挺复杂的。不过当你开始对某件事情刨根问底的时候,说明你开始认真地思考了。
其实生活中一些稀松平常的现象背后都是有非常深刻的物理的,比如说为什么天空是蓝色的?为什么日落是红色的?为什么夜晚是黑的?为什么
可以反光?为什么玻璃可以透光?这些问题看上去非常稀松平常,但是如果你仔细一想,其实是非常难以解答的。
对哦……那我回去想想哈~谢谢你哦小王!
叔叔客气了!一定要继续思考这些问题哦!
友情出演:
不愿透露姓名的博士小王
不是假发,真的没秃,无可奉告。
热心的吃梨群众隔壁老张
少年,吃梨
不?
END
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撰稿:黄泽森
美编:江陵
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