蠟燭的火苗到底應該朝向哪裡？

一、為什麼燃燒蠟燭的火苗是朝上的？

火在燃燒的時候，放出很多熱量。這種熱量把周圍的空氣加熱，於是，受熱後的空氣產生熱膨脹，變得很「輕」（密度小），開始上升。就像在水中，「輕」（密度小）的物體總是漂浮在水面上，在空氣中也是這樣的。也就是說，由於空氣受熱變成上升氣流，才使得火焰的方向朝上。

也可以這樣來理解：火向上燃燒，是因為上升的空氣或燃燒的熱氣把火焰「拉」上去了。

因此，在火焰的上端呈現出一種（像蠟燭的火苗或火柴的火苗那樣的）尖形。這種形狀接近於三角形，尤其是頂端和三角形一樣。

因為物體在燃燒的過程中，這種作用不斷地產生，所以，火總是向上燃燒的。

人們認為，「失火現場出現強風」「煙囪能夠助燃」其原因都是由於這種強烈的、急劇上升的氣流造成的。你也可以認為火苗是隨著上升的氣流而向上燃燒的。

二、燃燒的蠟燭為什麼不論橫著還是豎著，火苗都朝上？

蠟燭燃燒的實質是蠟質受熱氣化，與空氣混合，實現擴散燃燒；氣態的物質燃燒時，由於氣體受熱膨脹，引起火焰處氣體密度變小；同時，在重力場的作用下，密度小的流體受與重力方向相反的浮力而向上運動，即對流運動。

三、失重條件下的蠟燭能燃燒嗎？

作為舉世聞名的科學家，阿爾伯特·愛因斯坦是現代物理學的開創者和奠基人，贏得了無盡的讚譽。早在人類進行航天飛行之前，他就提出了一個問題：「在失重的條件下（如宇宙飛船中）能點燃蠟燭嗎？」他的回答是否定的，理由是：處於失重狀態的空氣不再受到重力，蠟燭燃燒時，熱空氣不再上升，冷空氣也不再下降，蠟燭被周圍燃燒過的熱空氣包圍，使蠟燭芯不能得到氧氣的補充，因而很快就會熄滅。

這種解釋完全合乎邏輯，可能正是這種邏輯妨礙人們在實踐中去驗證。乘坐宇宙飛船遨遊太空的宇航員，誰也不會想到去擦燃火柴或點燃蠟燭。

1987年2月，這種情況終於被意外碰到了。「和平號」宇宙空間站發生了故障——氧氣發生器起火了。與理論上的看法相反，燃燒的火焰並沒有自動熄滅，宇航員只好動手將火撲滅。

這起事故觸發了俄羅斯和美國宇航員在失重條件下進行燃燒實驗的想法。於是，他們點燃了蠟燭，結果蠟燭持續燃燒起來，不過燃燒速度比在地球上緩慢得多，尤其不同的是火焰的外形不是像我們熟悉的那樣——向上伸展，而是一個非常標準的圓球，火球外圍呈淡藍色。

這是為什麼呢？原來愛因斯坦分析時忽視了空氣熱運動的存在，即使沒有對流，含有氧的新鮮空氣還是可以通過擴散到達燭芯處，來維持蠟燭的燃燒，不過，燭焰因為沒有冷、熱空氣的對流運動，所以比在地球上燃燒發出的光暗一些。同時，因為失重，空間的各個方向是各向同性的，所以燭焰是球型的。宇宙飛船上天以後，前蘇聯的科學家在「聯盟8號」上順利進行了焊接工作，這證明了在失重條件下，的確能夠維持燃燒。愛因斯坦這樣的大物理學家同樣會作出錯誤的推測，可見物理問題是複雜的、多變的。

既然在失重狀態下依然能夠燃燒，科學家在設計國際宇航空間站時，就必須預先考慮到可靠的防火措施。

失重能夠產生更圓的溫度更低的火焰

在上面兩張對照圖中，正常重力條件下產生的火焰和失重環境下的火焰之間的區別可謂一目了然。之所以存在這種區別，物理學的解釋是：在地球上，由於受到重力的影響，燃燒後會使旁邊空氣形成上下對流，於是，我們看到的火焰向上。在太空失重的情況下，這種上下對流消失，點燃後的蠟燭沒有所謂的向上、向下或向左、向右等等的方向，其火焰就會向四周伸展，形成球形火焰。

在燃燒的同時，雖然消耗了氧氣，但是氧氣分子是做無規則的運動的，周圍的氧氣分子會填補原來的氧氣的空間，蠟燭便得以繼續燃燒，但由於受到廢氣的阻礙，燃燒時獲得的氧氣量會比在地球上相對減小，燃燒不夠充分，所以燃燒會比在地球上緩慢。

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