火焰中的对流

邵珠瑞

我们知道，在地球上火苗是圆锥形的；而在空間站中，桂海潮点燃蜡烛后，火苗却“长”成了一个球形。今天我们来做一个小实验，看看为什么地球上的火焰会往上“走”吧。

实验材料

蜡烛、竹签、纸、笔、胶带、点火器、剪刀

操作步骤

1在纸上画一个圆形，在圆形外侧画出一个螺旋形状的图案。

2用剪刀沿螺旋形线条剪开。

3把竹签立起来，将它和蜡烛用胶带捆在一起。然后将螺旋形纸条的中心图案对折一下，把纸条放在竹签的顶端。

4将蜡烛放在螺旋形纸条的下方，并用点火器点燃蜡烛。

5观察纸条是怎样旋转的。

概念一点通

对流现象

对流是指在液体、气体内部，由于各部分温度不同而造成的相对流动。温度不同会导致物质密度的变化——在重力的作用下，温度较高的部分会由于密度较小而上升，温度较低的部分会由于密度较大而下沉。

在大气中，对流现象非常常见。白天太阳光照射大地，地表温度相对较高，地面附近的空气会吸收地表的热量，温度升高形成热空气，热空气密度较小而上升，高空的冷空气密度大，受重力作用会下沉，就形成了大气的对流，这也是风的形成原理。

在水中，也会因为温度不同产生对流。用水壶烧水时，靠近底部加热器的水会最先吸收热量，温度升高，热水密度小而上升，上部的冷水密度大而下沉至底部。下沉到底部的冷水靠近加热器后吸收热量，温度升高再上升，从而形成持续不断的循环流动——对流，也就保证了整壶水很快就能烧开。

知其然，知其所以然

想要揭秘地球上圆锥形火焰和空间站中球形火焰的原理，我们需要先来了解一个概念。

原理揭秘

在地球上，蜡烛燃烧时会释放光和热。燃烧释放的热量使火焰周围的空气温度升高、密度减小，离火焰越近温度越高、密度越小，离火焰越远温度越低、密度越大。靠近火焰的热空气由于密度较小，则会向上运动，而其他地方的冷空气则因为重力作用补充到火焰的附近。冷、热空气形成了对流，而向上流动的热空气把火焰拉长了，形成了圆锥体。所以，蜡烛只要是在地球上被点燃，就会受到重力的作用，产生对流现象，使火焰始终保持直立和拉长状态。

航天员在空间站里做这个实验时，火焰仍然会加热其周围的空气，形成密度不同的冷、热空气。但是由于太空中没有重力，热空气即使密度降低，也不会向某一个固定方向流动，冷、热空气就不会出现对流现象了。此时，冷、热空气都保持在原来的位置，火焰也就保持规则的球形，并向所有方向辐射热量。由于没有对流发生，火焰燃烧所需要的氧气也就很难向火焰处流动，导致蜡烛的燃烧不充分，火焰很小且温度低，并呈现出蓝色。

轻松答题

厨房里排放热空气的油烟风扇应安装

在炉灶附近的什么位置？（ ）

A. 上方。

B. 下方。

C. 高度相同的位置。