在這個星球上存在的每一個物體都可以分為三種基本的物質(zhì)狀態(tài):固體、液體或氣體。但是,火呢?想象一下,像磚頭一樣把火拿在手里,或把它裝在某種容器中,或把它充入氣球……似乎不可能吧?事實上,火并不屬于上述的三種物質(zhì)狀態(tài)。與火最接近的物質(zhì)狀態(tài)是等離子體。 火如何像氣體?在跳到有趣的部分之前,我們先來排除火是氣體或固體的可能性(當然它不會是液體,對嗎?)那么,為什么火不會是氣體呢?在其本質(zhì)中,火確實與氣體有著一些共同特性。就像氣體一樣,火不具有確定的形狀或體積,除非它被限制在適當?shù)娜萜髦???梢姷幕鹁褪菤怏w仍在化學反應(yīng)并發(fā)出光。然而,如果在一個密閉容器內(nèi),火不會像氣體一樣均勻膨脹。 此外,在磁場的影響下,火焰不能形成諸如細絲、束狀和雙層的結(jié)構(gòu)。因此,當火處于磁場之中時,它無法作為電磁體,這與固體、液體或氣體的情況不符。 并且,物理定律規(guī)定,在沒有投入更多能量的前提下,不能從給定的物質(zhì)中提取更多的能量。這個事實消除了火作為固體、液體或氣體的最微乎其微的可能性。與物質(zhì)的三大狀態(tài)不同,所有類型的火會逐漸消失,永遠不能繼續(xù)存在于其自然狀態(tài)。例如,如果沒有持續(xù)提供氧氣和易燃材料,壁爐中的火最終將會消失。 等離子體?等離子體!讓我們回頭看一下人類早期提出的一些理論——為他們的異常發(fā)現(xiàn)給出具體的意義。在著名物理學家和化學家威廉·克魯克斯爵士于1879年確定了第四種物質(zhì)狀態(tài)(等離子體)之前,人們相信物質(zhì)只有三種狀態(tài)。在等離子體的概念出現(xiàn)之前,人們認為火實際上是一種獨立的元素。 等離子體是質(zhì)子、中子和電子組成的氣體狀物質(zhì),其中所有的電子已經(jīng)從它們各自的分子和原子中分離出來,使得等離子體作為一個整體而不是一堆單個原子。除了理論中的暗物質(zhì)之外,等離子體遍布整個宇宙,是最為豐富的物質(zhì)——例如,像太陽這樣的恒星本質(zhì)就是一個巨型的等離子體球。 相較于另外兩種物質(zhì)狀態(tài),等離子體更類似于氣體,但與氣體的行為截然不同。這是因為由于自由電子之間缺乏親和力,彼此不會發(fā)生持續(xù)的物理接觸,這意味著等離子體可以像液體一樣流動。因此,等離子體的這種性質(zhì)使其與氣體區(qū)分開來。 換言之,火的確切定義仍然是一個謎。科學還不能精確地描述火的本質(zhì),但科學家知道火與等離子體最為相似! |
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