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機械社區(qū)

標(biāo)題: 能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象探討 [打印本頁]

作者: 明月山河 時間: 2015-6-4 22:47
標(biāo)題: 能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象探討

有一次我回到學(xué)校，在學(xué)院研究室里遇到了以前的老師和攻讀研究生的同學(xué)。老師看到我很高興：“來，我們看一個有趣的現(xiàn)象！”拿出實驗老裝置，一邊解說一邊演示。實驗很簡單，先拿一束廢紙點燃，然后吹滅明火，留下的紙束上還有火炭。然后拿一個兩端開口的圓筒豎直靠近火炭的上方，一會兒，火炭上的火越來越盛，最后就燒起來了。

我看了也很感興趣，一干人七嘴八舌的討論起來。大家一致認為，是圓筒靠近，使空氣流動加快，使火種加強。后來幾個同學(xué)建立一些方程要研究其中的機理，我給他們推導(dǎo)一些公式。由于我停留的時間很短暫，事情辦完了就走了，那些方程就扔給他們研究生鼓搗去。后來怎樣了，也不知道了。

今天忽然想起來這事，感覺這個現(xiàn)象還是蠻有意思，就重復(fù)了一下這個實驗，不過火種用蠟燭代替。如圖。為了看清氣流流動，圓筒是傾斜靠近的。圖1是火苗自由狀態(tài)，圖2是圓筒靠近火苗上方，火苗被火苗引起的氣流吹進圓筒，成傾斜狀；圖3～圖5是圓筒依次靠近，火苗引起的風(fēng)力越來越大，而火苗越來越短，最后熄滅了。圖6是火苗在圓筒里穩(wěn)定燃燒，說明圖5的火苗不是因為缺氧熄滅，而確實是被風(fēng)吹滅的。這說明了“火苗自己引起的風(fēng)把自己吹滅了”，這里面有什么物理機理呢？

我初步設(shè)想是因為圓筒的存在，產(chǎn)生了特定的幾何形狀，構(gòu)成了一臺簡易的熱機，火苗自己的熱能轉(zhuǎn)換為空氣的動能，又因為圓筒較長（約40cm），有一定的慣性，結(jié)果就產(chǎn)生了前面的現(xiàn)象。各位大俠談?wù)勛约旱目捶ǎ哑渲械脑斫沂境鰜怼?nbsp; [attach]355579[/attach]

作者: leejeans 時間: 2015-6-4 22:58
熱空氣上升，形成低壓區(qū)，周圍高壓區(qū)冷空氣進入補充，形成空氣對流。被風(fēng)吹滅有可能，你的塑料桶下口，受熱收縮，導(dǎo)致進入的冷空氣流速加快，從火焰燃燒區(qū)帶走過多熱量，使溫度降低到氣態(tài)蠟的燃點以下，導(dǎo)致火焰熄滅。

作者: muyemuye 時間: 2015-6-4 23:02
很有藝術(shù)

作者: leejeans 時間: 2015-6-4 23:10

leejeans 發(fā)表于 2015-6-4 22:58 3 V6 z! G1 O( F2 W
熱空氣上升，形成低壓區(qū)，周圍高壓區(qū)冷空氣進入補充，形成空氣對流。被風(fēng)吹滅有可能，你的塑料桶下口，受熱 ...

我感覺負反饋也得有個滯后啊，傳遞函數(shù)決定。并且你的塑料管下口已經(jīng)被加熱了，他自身的熱量也會支撐這個過程一段時間。

作者: 桂花暗香 時間: 2015-6-4 23:26
燃燒的條件：可燃物，助燃劑，溫度。你這個是空氣流速過快，溫度降得厲害，達不到燃燒的溫度。

作者: fmdd 時間: 2015-6-5 00:16

未燼的炭火還在繼續(xù)著化學(xué)反應(yīng)，繼續(xù)發(fā)熱，它會加熱周圍的空氣，包括自己反應(yīng)的產(chǎn)物。

熱空氣密度低，冷空氣密度高，通常熱空氣上升，冷空氣下降。空氣流動的本質(zhì)是存在壓力差，只要壓力差存在，空氣就會從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。

化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，加熱過的二氧化碳上升，與周圍的冷空氣交換熱量后，溫度降低，密度增加，所以它又會降到炭火附近，降低了木炭附近氧氣的含量。

當(dāng)管狀物放在木炭上之后，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳會沿著內(nèi)管上升，管狀結(jié)構(gòu)組成了受限空間，它會導(dǎo)致管內(nèi)的氣壓高于管外的氣壓，越接近熱源氣壓越高。

當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生的熱空氣冷卻后，密度增加要要下降時，因為管內(nèi)氣壓高，降不下來，會逸散到周圍其它空間，難以再回到木炭附近。

所以木炭附近空氣的氧氣含量會增加，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)變得更激烈，產(chǎn)生更多的熱量，并加速排出二氧化碳這一過程。

作者: fmdd 時間: 2015-6-5 00:21
通常來說，化學(xué)反應(yīng)需要一定的溫度，當(dāng)溫度降低到一定程度時，反應(yīng)便終止(或者變得很緩慢)。

燃燒是一種發(fā)熱發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)，它產(chǎn)生的熱量會讓反應(yīng)物溫度上升，進一步加速反應(yīng)。

當(dāng)氣流吹過火焰時，它會帶走熱量，導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)溫度降低，當(dāng)其溫度低到一定程度，反應(yīng)便終止。

作者: luxiang821 時間: 2015-6-5 08:28
有一款成熟產(chǎn)品：拔火筒。用過蜂窩煤的應(yīng)該都熟悉
可惜沒有找到小時候熟悉的樣式（錐形，帶個把手）搜索

復(fù)制

作者: 上海狐飛 時間: 2015-6-5 08:53
哈哈，不就是煙囪嘛
一滴水從萬米高空掉下來砸到人怎么辦

作者: 張聾子 時間: 2015-6-5 20:41

上海狐飛發(fā)表于 2015-6-5 08:53 ' O; Q+ Y# l2 E+ D
哈哈，不就是煙囪嘛
+ c( N; P" }, G* h一滴水從萬米高空掉下來砸到人怎么辦

煙囪內(nèi)有很強的沖向囪口的風(fēng)力。

作者: lrobert 時間: 2015-6-6 09:40
有意思

作者: 逍遙處士 時間: 2015-6-6 14:42
本帖最后由逍遙處士于 2015-6-6 14:44 編輯

物極必反。

放個拔火筒，燃燒就加快，加快到極點就面臨熄滅。

引申一下，人類社會是不是也一樣呢？發(fā)展的太快就面臨毀滅。

作者: m_e 時間: 2015-6-7 10:08
石蠟燃燒是氣化形成的氣態(tài)燃質(zhì)，是不是風(fēng)吹散了？能用廢紙做對比嗎

作者: m_e 時間: 2015-6-8 10:53
本帖最后由 m_e 于 2015-6-8 10:58 編輯

熱空氣比冷空氣密度小，熱空氣上升的空隙處會由低處的冷空氣補充，當(dāng)增加氣筒的時候，熱空氣有固定的通道，消弱了向其他方向擴散而產(chǎn)生的對對冷空氣的阻礙力，因而加速了對流，提供了更多氧氣，帶走的熱量又由燃燒從化學(xué)能中補充。中間應(yīng)該有一個或幾個臨界點。帶走的熱量=由燃燒從化學(xué)能中補充
樓主怎么覺得？

作者: 去缸活塞泵 時間: 2015-6-8 21:47
從小沒玩過火吧

，一根火柴點一堆木柴，需要的是技巧，不吹著不了，吹的狠了就滅了，如果有拔火筒是最好的。另外，蠟燭如果沒有芯是不會燃燒的

作者: dashajiang 時間: 2015-6-9 14:20
我記得小時候?qū)W的自然課本上就有，說的是熱氣流上升帶動氣流循環(huán)，要是研究細了估計是流體力學(xué)的事了！

作者: 漠舞 時間: 2015-7-29 16:16
很有意思的探討，很有意思的實驗

作者: gziwen 時間: 2015-7-29 16:21
本帖最后由 gziwen 于 2015-7-29 16:22 編輯

氣流會變?nèi)酰瑯?gòu)成負反饋。負反饋是有時間的，時間約等于熱氣流通過圓筒的時間。在這個時間里，蠟燭就因為溫度低而熄滅了。

作者: cmx 時間: 2015-8-2 17:53
標(biāo)題有點玄乎，能不能簡單的理解是管下面的溫度提供了空氣對流的條件，高溫氣流引燃了管中的炭。炭的燃燒又增加了空氣的流量迫使蠟火熄滅。

作者: liu565224715 時間: 2015-8-6 01:51
煙囪效應(yīng)吧

作者: 752879290 時間: 2015-8-26 18:18
看著高深啊

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