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為什麼紅黃色火焰總是飛舞著,而藍色火焰是穩當的一小簇?

汗,是玩植物大戰殭屍的時候忽然發現的。平時燒個柴火或者點歌打火機,或者藝術作品中的橙黃色火焰,總是跳動著。有的說法是這是因為熱空氣向上升產生對流之類使火焰跳動。但是當火焰變成藍白色,比如點煤氣灶的時候,火焰總是比較內斂形成一個小橢圓似的形狀。在PVZ2中的圖大概適宜一下就是這樣:

拋開金屬的焰色反應,火焰的顏色應該是和溫度有關吧,那為什麼高溫的藍白色火焰相比低溫的橙黃色火焰穩當那麼多呢?


常見的火焰(以烴類作為燃料),那種黃色的、不停跳動的火焰中,燃料和空氣沒有預混合,導致火焰的形態受周圍空氣的影響大。此時火焰溫度在 1000 攝氏度上下,燃料燃燒不充分產生碳黑,其黑體輻射處於可見光區,因而顯示出黃白色。

而那種藍色的、穩定的火焰則是將空氣和燃料預混合再燃燒的結果,此時氣流更快,燃燒充分,碳黑量極少,火焰顏色為 CH、C2 等自由基的袋狀發射光譜,因而呈現藍色,而且幾乎透明。同時因為空氣在燃燒之前就已經混合,故燃燒過程不易被環境影響,更加穩定。


樓上對顏色的解釋很到位,但是是否穩定,主要還是跟周圍的環境有關,與供氣速度有關。你看到黃色的火焰不穩定,是因為碳煙處於燃盡區,受周圍空氣影響大,並且剛好碳煙的黑體輻射你肉眼可以看到;後面兩個火焰貌似穩定,其實你看到的是火焰反應層(受外層的高溫燃燼包裹,一定程度上隔絕了周圍空氣的影響),而且,這個火焰的燃盡區裡面沒有碳煙,主要是OH,化學發光在310nm附近,紫外區,肉眼看不到。如果採用平面激光誘導熒光的方法看到OH的二維分布,就會發現,一樣的歡呼跳躍,異常不穩定。(下圖是本人做的OH PLIF:一個貌似穩定的火,OH的分布是什麼樣子)

如果想得到穩定的黃色火焰,據我所知,只能在火焰上方加穩定器(例如鐵絲網或者鐵塊),將周圍空氣浮力的影響降至最低。


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