蜡烛燃烧(蜡烛燃烧是物理变化还是化学变化)
划一根火柴点燃蜡烛,跳动的火焰仿佛一道明亮的喷泉,滚烫的气体开始升腾。蜡烛跳动的黄色火焰看似温馨,实际上却蕴藏着狂暴的力量,足以撕裂分子,锻造钻石。
蜡烛不但带给我们浪漫温馨的烛光晚餐,它在燃烧过程中的各种变化也同样堪称精彩,是一堂非常好的物理课。蜡烛的成分是石蜡,石蜡是一种碳氢化合物,这种长链分子的骨架有几十个碳原子组成。当我们点燃烛芯,蜡烛就正常的工作程序就开始运转了。
燃烧的热量首先会融化烛芯内部和周围的蜡,使它们变成液体。同时热量也会赋予这些长链的石蜡分子能量,让它们向蛇一样彼此缠绕蜿蜒游动。有的分子得到的能量甚至足够让它们彻底摆脱烛芯的束缚,变成一股灼热的气态燃料。这些气体的温度非常高,所以它们能够以很少的数量推开大量的空气,占据可观的空间。
这也使得这个充满燃料气体的空间,变得比周围的空气稀薄,在重力的作用下周围凉爽致密的空气总会试图溜到它的下面,而这些灼热的气体就徐徐上升,一路上与氧气混合。当燃料气体碰到氧气,剧烈的氧化反应开始,燃料气体开始在氧气中燃烧分解,于是上升的气体变得更烫,其温度可以达到惊人的1400℃。热空气上升的速度不断加快,仿佛一股能量的喷泉,烛焰不断的从下方得到新的燃料,维持着烛火这个明亮的能量喷泉。
在蜡烛燃烧时,最下端的火焰是蓝色的,不会用来照明。长链分子在高温下断裂,但由于得不到足够的氧气,有一部分碎片无法充分燃烧。这些碎片就成为了滚烫的烟,随着气流上升。我们熟悉的暖色烛光就是它们在1000℃的高温中燃烧发出的。而烛光只是这种发热现象的副产品,只是在我们的眼中成为了主要用途而已。
纳米管和巴克球
人们发现,烛焰的光热旋涡不但可以产生石墨组成的烟,有时候碳原子还会聚集起来,形成少量更独特的结构,比如巴克球(俗称碳-60或富勒烯是一种碳结构的球状体),碳纳米管和钻石微粒。是的,你没有听错,蜡烛的燃烧可以产生钻石微粒——在纳米(1纳米等于1毫米的百万分之一)级上。根据估算,一朵烛焰平均每秒能制造出150万颗纳米钻石。
想象一下空气中弥漫着钻石烛光晚餐,是不是更加闪耀和浪漫呢。