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火
火是物质燃烧产生的光和热,是能量的一种。必须有可燃物、燃点、氧化剂并存才能生火。三者缺任何一者就不能生火。火就是介于气态、固态、液态以外的等离子态。火是由等离子体(plasma)状态的物质组成的,plasma是由英国物理学家sir
william
crookes在1879年确定的物质的第四种状态(其它三种是固态、液态、气态)。
电子离开原子核,这个过程就叫做“电离”。这时,物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的,一团均匀的“浆糊”,人们称它离子浆。这些离子浆中正负电荷总量相等,因此又叫等离子体。
而我们通常看到的火是电离的电子由激发态回到基态时放出的光子,不同能量的光子有不同能量的颜色。
火有重力吗?答案是有的,因为火在无重力太空舱中的形状是球状的,它的形状受到重力的影响。
初中化学中定义火是物质燃烧过程中产生的发热发光的现象,那么又做如何解释呢?那是因为初中化学是从宏观现象来解释火,而现代物理在进入研究微观领域之后更注重从微观粒子角度解释现象。
从宏观定义的物质上来说,火是物质,因为从哲学的宏观定义上来说,物质的状态也是物质,物质和状态并不矛盾。
等离子态
从物理学角度讲,现在发现的物质形态有六种:等离子态、气态、液态、固态、超固态和中子态,火焰属于等离子态物质。
我们知道,把冰加热到一定程度,它就会变成液态的水,如果继续升高温度,液态的水就会变成气态,如果继续升高温度到几千度以上,气体的原子就会抛掉身上的电子,发生气体的电离化现象,物理学家把电离化的气体就叫做等离子态。
在茫茫无际的宇宙空间里,等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。
就在我们周围,也经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里,在眩目的白炽电弧里,都能找到它的踪迹。另外,在地球周围的电离层里,在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等离子态。
除了等离子态外,科学家还发现了“超固态”和“中子态”。宇宙中存在一颗白矮星,它的密度很大,大约是水的3600万到几亿倍。一立方厘米白矮星上的物质就有100~200公斤重,这是怎么回事呢?
原来,普通物质内部的原子与原子之间有很大的空隙,但是在白矮星里面,压力和温度都很大,在几百万个大气压的压力下,不但原子之间的空隙被压缩了,就是原子外围的电子层也被压缩了。所有的原子核和原子都紧紧地挤在一起,物质里面不再有什么空隙,因此物质就特别重,这样的物质就是超固态。科学家推测,不但白矮星内部充满了超固态物质,在地球中心一定也存在着超固态物质。
假如在超固态物质上再加上巨大的压力,原子核只好被迫解散,从里面放出质子和中子。放出的质子在极大的压力下会跟电子结合成中子。这样一来,物质的结构就发生了根本性的改变,原来是原子核和电子,现在都变成了中子。这样的状态就叫做“中子态”。
中子态物质的密度大得更是吓人,它比超固态物质还要大10多万倍。一个火柴盒那么大的中子态物质,就有30亿吨重,要用96000台重型火车头才能拉动它。
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