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火焰的温度可以有多低?

果壳视频  · 公众号  · 问答  · 2017-01-17 17:36

正文

问题:火焰有没有最低的温度?


我们知道, 每个物质都有它的着火点, 达到这个点的时候, 该物质就会燃烧(当然其余条件满足), 现象就是通常说的"火".


现在问题来了, 不同物质燃烧, 温度也是不尽相同的, 那么总有燃烧温度最低的吧? 或者说总有温度最低的火焰吧? 它的温度具体是多少? 是什么物质在什么条件下形成的?





橡树村  回答:


冷焰最早是在1810年代由英国化学家Humphry Davy发现的,到1929年,Harry Emeleus成功记录了冷焰的发射光谱,也第一个开始使用冷焰(cold flame)这个名字。目前冷焰的定义是最高温度400摄氏度以下的火焰。


冷焰的形成需要的燃料是一些易燃的有机物,包括烃类,醇、醛、油、酸、蜡等等,甲烷也可以。火焰温度越低发射的能量越少,所以低温的冷焰是日光下是很难被看到的,多数时候需要在暗室观察。




冷焰发生的时候,燃烧很不完全,所以放热很少,温升很低。比如发动机燃料燃烧的温升一般都上千度,而冷焰的温升可能只有十几几十度。


冷焰在日常生活中是很罕见的,不过在汽车发动机里面却可以发生,是发动机敲缸的一个重要原因,所以仍然有人研究。在汽油发动机里面,当燃料与空气的混合物被压缩加热的时候,到达点火点之前,就可能发生冷焰,从而引发燃料的进一步燃烧,这样就产生敲缸,严重影响发动机的效率和使用寿命,严重的时候几分钟就能把发动机毁掉。所以实际使用中需要避免。




冷焰的最低发生温度取决于燃料和氧化剂的比例,特别是环境压力。在40kPa的绝对压力下,乙醚与氧气和氮气的混和物可以发生冷焰,火焰最高温度只有80摄氏度。,算是很低的火焰温度了。详细研究见:Griffiths, John; Inomata, Tadaaki (1992). "Oscillatory cool flames in the combustion of diethyl ether". Journal of the Chemical Society, Faraday transactions 88 (21): 3153. doi:10.1039/FT9928803153







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