火焰的产生伴随着电离可燃物分子和空气中氧气分子及中间产物的电子而形成等离子体
等离子体(Plasma)是一种由自由电子、带电离子和中性粒子为主要成分的物质形态,也被称作“超气态”或“电浆体”是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质
按照温度,等离子体可分为两种:高温等离子体体和低温等离子体
我们通常用电子温度和离子温度来表示等离子体的温度,若两者相等则称为高温等离子体,不相等则称低温等离子体,一般情况下低温等离子体只部分电离
那我们平时说的火又是什么呢?
我们看到的火焰一般是气态的可燃物及中间产物其电子在由高能级跃迁到低能级放出的光(这里注意产生火焰首先要发生气化)
而像木炭燃烧因为表面没有发生气化所以看上去只是发光而变得红热,所以木炭燃烧是看不到我们所说的火焰的
由此可见火焰中的等离子体一定是要由气体激发而来
但火焰的焰心主要是分子,内焰和外焰主要是离子,所以,一般地说,火的焰心是高温气体,火的内焰和外焰是等离子体(有时也可为分子,原子,自由基等)
值得一提的是,等离子体的形成需要足够的能量,但此能量来源不一定为热能,温度只是分子平均动能的标志
中间产物结合成分子时,有一部分能量被其它未反应物吸收。由于生成物键焓大于反应物键焓,所以才有能量剩余而转化为内能,而这部分能量又未必足以让火焰中的各种粒子电离
所以大多数的火焰都不是浓度很高的等离子体,即可认为是低温等离子体
像酒精灯火焰,就属于一种低温等离子体,而可以达到3000℃的乙炔焰就是标准的等离子体了
btw最近看到网上有一些讨论低温火焰是不是等离子体的,其实下面这个例子就可以很好的说明其实低温火焰(下为蜡烛火焰)也属于等离子体
上图实验说明了等离子体中的带电粒子能被磁场约束而排斥,所以说低温火为等离子体也是毋庸置疑的