火焰中的對流

邵珠瑞

我們知道，在地球上火苗是圓錐形的；而在空間站中，桂海潮點燃蠟燭后，火苗卻“長”成了一個球形。今天我們來做一個小實驗，看看為什么地球上的火焰會往上“走”吧。

實驗材料

蠟燭、竹簽、紙、筆、膠帶、點火器、剪刀

操作步驟

1在紙上畫一個圓形，在圓形外側畫出一個螺旋形狀的圖案。

2用剪刀沿螺旋形線條剪開。

3把竹簽立起來，將它和蠟燭用膠帶捆在一起。然后將螺旋形紙條的中心圖案對折一下，把紙條放在竹簽的頂端。

4將蠟燭放在螺旋形紙條的下方，并用點火器點燃蠟燭。

5觀察紙條是怎樣旋轉的。

概念一點通

對流現象

對流是指在液體、氣體內部，由于各部分溫度不同而造成的相對流動。溫度不同會導致物質密度的變化——在重力的作用下，溫度較高的部分會由于密度較小而上升，溫度較低的部分會由于密度較大而下沉。

在大氣中，對流現象非常常見。白天太陽光照射大地，地表溫度相對較高，地面附近的空氣會吸收地表的熱量，溫度升高形成熱空氣，熱空氣密度較小而上升，高空的冷空氣密度大，受重力作用會下沉，就形成了大氣的對流，這也是風的形成原理。

在水中，也會因為溫度不同產生對流。用水壺燒水時，靠近底部加熱器的水會最先吸收熱量，溫度升高，熱水密度小而上升，上部的冷水密度大而下沉至底部。下沉到底部的冷水靠近加熱器后吸收熱量，溫度升高再上升，從而形成持續不斷的循環流動——對流，也就保證了整壺水很快就能燒開。

知其然，知其所以然

想要揭秘地球上圓錐形火焰和空間站中球形火焰的原理，我們需要先來了解一個概念。

原理揭秘

在地球上，蠟燭燃燒時會釋放光和熱。燃燒釋放的熱量使火焰周圍的空氣溫度升高、密度減小，離火焰越近溫度越高、密度越小，離火焰越遠溫度越低、密度越大?？拷鹧娴臒峥諝庥捎诿芏容^小，則會向上運動，而其他地方的冷空氣則因為重力作用補充到火焰的附近。冷、熱空氣形成了對流，而向上流動的熱空氣把火焰拉長了，形成了圓錐體。所以，蠟燭只要是在地球上被點燃，就會受到重力的作用，產生對流現象，使火焰始終保持直立和拉長狀態。

航天員在空間站里做這個實驗時，火焰仍然會加熱其周圍的空氣，形成密度不同的冷、熱空氣。但是由于太空中沒有重力，熱空氣即使密度降低，也不會向某一個固定方向流動，冷、熱空氣就不會出現對流現象了。此時，冷、熱空氣都保持在原來的位置，火焰也就保持規則的球形，并向所有方向輻射熱量。由于沒有對流發生，火焰燃燒所需要的氧氣也就很難向火焰處流動，導致蠟燭的燃燒不充分，火焰很小且溫度低，并呈現出藍色。

輕松答題

廚房里排放熱空氣的油煙風扇應安裝

在爐灶附近的什么位置？（ ）

A. 上方。

B. 下方。

C. 高度相同的位置。