燃烧

火鹰

燃烧是人类最早发现和利用的化学过程之一，这过程十分复杂，涉及很多化学和物理变化，其中最关键的一部分叫“自由基链式反应”：点火引发燃料和氧化剂之间最初的反应，形成不稳定的分子碎片——自由基，这些自由基又与其他的分子碰撞，击碎更多的分子，生成更多的自由基，导致燃烧范围的扩大，而这个过程中释放的能量就形成了火焰。

火焰的颜色千奇百怪，而决定颜色的是火焰中物质内电子的能量，我们用像阶梯一样的能级来描述它。处在较低能级上的电子吸收了燃烧放出的能量，被推上更高的能级，进入不稳定的激发态，此时它倾向于放出能量回到原来的能级，这能量就以光子的形式释放，而光子能量的多少决定着我们所看到的颜色。

拼接在一起的两团火焰

图中这样烃类燃料完全燃烧的蓝焰是火焰中自由基的特征颜色，在火焰中放入合金属离子的物质时，因为不同的金属离子具有不同的电子结构，所以它们会发出颜色各自不同的光

这就是我们所熟悉的焰色反应。

焰色反应

各种金属元素的火焰测试，从左往右顺页序依次是：钡（浅绿色），锶（红色），锂（红色），钠（黄色），铜（绿色）和钾（紫色）。

微重力条件下形成球形火焰

图中的火焰并不像往常一样竖直向上形成一个如水滴般的橙红色火焰，而是在保持了一段长时间的小火点后迅速成为一个球形火团。

这一变化的原因就是太空中的微重力甚至无重力环境。自然环境下的火苗因為空气中在重力下的热对流，热空气迅速向上升，冷空气下沉形成了经典的火焰造型，但在太空中，冷热空气没有竖直向下的重力约束形成重心，所以360°均匀自由地向外围发散，使得火焰形成了这副模样。

蜡烛火焰在太空与地面中的区别

蜡烛燃烧实际上主要是石蜡蒸汽在燃烧。石蜡蒸汽被点燃后发出的热量又会融化蜡，因为热对流，气态的蜡被带上去，液态的蜡因为毛细现象顺着灯芯逆流而上，参与燃烧反应。随着燃烧后热的气体上升，周围冷的气体下降，空气发生对流，从而形成圆锥形的火焰。

微重力条件下乙烯的燃烧

它完整展示了微重力燃烧的全部过程。在反应开始点火时，因为微重力下热对流，反应气体和产物无法及时扩散，使得反应在开始时非常微弱，只能等分子热运动慢慢传播。在最开始的燃烧中，燃烧更加充分，温度分布均匀，不会产生炭黑颗粒，使得火焰如液氧一样呈现纯洁的蓝色，到了后面，目前主流的解释还是因为产物无法迅速排出，造成了燃料浓度不足，出现了不完全燃烧，产生了和在地球上一样的炭黑粒子，火焰颜色才发生了变化。