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性質(zhì)

化學(xué)

  燃燒四面體

當(dāng)可燃性的物質(zhì)（燃料）和足量的氧化劑（如氧氣、高含氧量的物質(zhì)或是其他不含氧的氧化劑）混合，暴露在一熱源或是高于燃料及氧化劑混合物閃點(diǎn)的溫度時(shí)，就會(huì)起火燃燒，而且可以維持快速的氧化反應(yīng)．形成鏈反應(yīng)，一般會(huì)稱燃料、氧化劑、熱及鏈反應(yīng)為燃燒四面體。若沒(méi)有上述元素，或是比例不對(duì)，就無(wú)法起火燃燒，例如可燃液體只有在液體和氧氣在一定比例內(nèi)才會(huì)燃燒，有些燃料及氧化劑的混合物需要催化劑才能燃燒，催化劑是在反應(yīng)前后質(zhì)量維持不變的物質(zhì)，但有催化劑時(shí)，燃料及氧化劑比較可以穩(wěn)定的燃燒。在火點(diǎn)燃之后，燃料只要可以借由熱能的釋放來(lái)維持本身的溫度，就會(huì)出現(xiàn)鏈反應(yīng)，若是持續(xù)的供應(yīng)燃料及氧化劑，火可能會(huì)擴(kuò)散。

若燃燒的氧化劑是來(lái)自周圍的空氣，重力或是其他加速度來(lái)產(chǎn)生對(duì)流，將燃燒的產(chǎn)物帶走，并且補(bǔ)充氧氣，有助于繼續(xù)燃燒。若沒(méi)有對(duì)流，燃料起火后會(huì)立刻被周圍的燃燒產(chǎn)物及空氣中不可燃的氣體包圍，火會(huì)因沒(méi)有足夠氧氣而熄滅。

只要去除了燃燒四面體中的任何一項(xiàng)，火就會(huì)熄滅。以一個(gè)天然氣為燃料的火焰為例，以下方式中的任何一個(gè)都可以滅火。

將天然氣關(guān)閉，移除燃料。

將火焰整個(gè)蓋住，使火焰悶燒，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳。

沖水，快速的將熱量移除，用力的吹火焰，使正在燃燒的氣體離開(kāi)燃料源，也是一個(gè)方法。

將阻燃劑（如哈龍）加到火焰中，阻燃劑可以減緩化學(xué)反應(yīng)，讓燃燒速率慢到無(wú)法持續(xù)鏈反應(yīng)。

若加快燃燒的速度，火會(huì)變強(qiáng)烈。這類的作法包括依反應(yīng)式的比例平衡燃料和氧化劑的量，提高環(huán)境溫度，因此可以靠燃燒的發(fā)熱來(lái)繼續(xù)燃燒，或是加入催化劑使燃料和氧化劑更容易反應(yīng)。

火焰

 蠟燭的火焰

  火焰的照片

  地面上的火焰（左）和國(guó)際空間站的失重環(huán)境下燃燒的火焰（右）。如圖所示，火焰的形狀會(huì)受到重力的影響。

火焰是反應(yīng)的氣體及固體的混合物，會(huì)釋放可見(jiàn)光、紅外線甚至是紫外線，其發(fā)射光譜依燃燒物質(zhì)的化學(xué)成分及中間產(chǎn)物而定。大部分的情形，例如燃燒像木頭等有機(jī)物質(zhì)，或是氣體的不完全燃燒，白熾的炭黑形成熟悉的橙紅色火焰 。這類火焰的光譜為連續(xù)光譜。氣體的完全燃燒會(huì)有淺藍(lán)色的火焰，原因?yàn)榛鹧嬷行纬傻募ぐl(fā)態(tài)分子的各種電子躍遷產(chǎn)生的單一波長(zhǎng)輻射?；鹧嬉话闶呛脱鯕庥嘘P(guān)，但氫氣在氯氣中燃燒也會(huì)產(chǎn)生火焰，生成氯化氫。其他混合后燃燒會(huì)產(chǎn)生火焰的氣體包括氟氣和氫氣，以及太空船的燃料聯(lián)氨和四氧化二氮。

火焰的發(fā)光相當(dāng)復(fù)雜，炭黑、氣體及燃料粒子會(huì)產(chǎn)生黑體輻射，不過(guò)炭黑粒子太小，無(wú)法近似為理想的黑體，氣體的原子及分子由激態(tài)回到基態(tài)時(shí)也會(huì)釋放光子。大部分的輻射是在可見(jiàn)光及紅外線的范圍內(nèi)，其顏色依在黑體輻射的溫度而不同，也和化學(xué)物質(zhì)的發(fā)射光譜有關(guān)。火焰主要的顏色和溫度有關(guān)，在一般森林大火的照片中，就可以說(shuō)明這些差異，例如靠近地面處，也就是大部分燃燒進(jìn)行的區(qū)域，火焰是白色（一般有機(jī)物質(zhì)燃燒產(chǎn)生最高溫的顏色）或是黃色。在黃色的區(qū)域以上，火焰變成橘色或是紅色，溫度慢慢降低，在紅色區(qū)域以上，已不再有燃燒反應(yīng)．未燃燒的碳粒形成可見(jiàn)的黑煙。

在一般重力下火焰的形狀和對(duì)流有關(guān)，一般火焰的炭黑會(huì)漂到火焰的最上方，就像蠟燭的火焰一様，并且發(fā)出紅色。若在微重力或是無(wú)重力的環(huán)境中，例如外太空，沒(méi)有對(duì)流現(xiàn)象，火焰會(huì)變成圓球形，而且會(huì)更藍(lán)，而且燃燒效率更高（不過(guò)若沒(méi)有持續(xù)的移動(dòng)，火焰會(huì)因?yàn)槿紵蟮漠a(chǎn)物在微重力下無(wú)法快速釋放，而使火焰熄滅。兩者的差異有許多不同的解釋，最有可能的是其溫度非常均勻，沒(méi)有產(chǎn)生碳黑，而且造成了完全燃燒。NASA在太空中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在微重力下的沖焰（英語(yǔ)：diffusion flame）可以比一般重力下的沖焰讓更多的炭黑完全氧化，因?yàn)槲⒅亓ο碌姆磻?yīng)機(jī)制和一般重力下的反應(yīng)機(jī)制不同。這些發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用科學(xué)及工業(yè)上有應(yīng)用價(jià)值，包括可以提高燃料效率（英語(yǔ)：fuel efficiency）。

熱

火會(huì)產(chǎn)生熱，或是因熱接觸會(huì)有能量的轉(zhuǎn)移。

火和火焰的典型溫度

氫氧焰：約2000 °C（3600 °F）以上

本生燈焰：約1,300 °C（2,400 °F）至1,600 °C（2,900 °F）

噴燈（英語(yǔ)：Blowtorch）焰：1,300 °C（2,400 °F）

蠟燭焰：1,000 °C（1,800 °F）

悶燒（英語(yǔ)：Smoldering）的香煙：

不同外觀火焰的溫度

燃燒碳的溫度可以由火焰的顏色及外觀識(shí)別：

紅色

橘色

白色

控制火

  篝火

原始人類對(duì)火的使用

控制火提供熱、光是人類早期偉大的成就之一。早期的人類從自然界產(chǎn)生的火源中保留火種。后來(lái)學(xué)會(huì)使用鉆木取火或者敲擊燧石的方式來(lái)主動(dòng)獲得火。學(xué)會(huì)用火使人類能夠移民到氣候較冷的地區(qū)定居。火被用于烹飪較易消化的熟食、照明、提供溫暖、驅(qū)趕野獸、熱處理材料、等等?？脊艑W(xué)研究顯示人類在一百萬(wàn)年前就能有控制地用火。近東人類于79萬(wàn)年前就能自己生火。但使用火的技能約到四十萬(wàn)年前才普及。

近代人類對(duì)火的使用

燃燒木材是最早生火的方式。樹(shù)木自古提供人類需要的很多能源，故稱柴或柴火。不同的樹(shù)木造就不同的柴火?！墩{(diào)鼎集·火》列舉各種木柴烹煮：“桑柴火：煮物食之，主益人。又煮老鴨及肉等，能令極爛，能解一切毒，穢柴不宜作食。稻穗火：烹煮飯食，安人神魂到五臟六腑。麥穗火：煮飯食，主消渴潤(rùn)喉，利。松柴火：煮飯，壯筋骨，煮茶不宜。櫟柴火：煮豬肉食之，不動(dòng)風(fēng)，煮雞鴨鵝魚(yú)腥等物爛。茅柴火：炊者飲食，主明目解毒。蘆火、竹火：宜煎一切滋補(bǔ)藥。炭火：宜煎茶，味美而不濁?？坊穑旱a糠火煮飲食，支地灶，可架二鍋，南方人多用之，其費(fèi)較柴火省半。惜春時(shí)糠內(nèi)入蟲(chóng)，有傷物命?！?。

到了現(xiàn)代，人類利用火力發(fā)電，以煤炭、石油和天然氣為燃料產(chǎn)生電力，火力發(fā)電約占總發(fā)電量的七成。而汽油及柴油等化石燃料也是汽車、機(jī)車其至飛機(jī)的能量來(lái)源。

火和古代傳統(tǒng)文化

 維瓦里尼（英語(yǔ)：Antonio Vivarini）畫(huà)的《圣彼得·馬特的圣火奇跡》。

火和燃燒常用于宗教儀式和象征。一般至少有兩種意義：

火和水都代表潔凈、消毒，比方說(shuō)在沒(méi)有消毒藥水的情況下，用來(lái)挑刺的針必須先過(guò)火以免傷口感染；《圣經(jīng)·以賽亞書(shū)》中，撒拉弗在異象中用火剪從壇上取下紅炭來(lái)潔凈以賽亞嘴唇不潔之罪。

燃燒代表將東西寄往靈界，比方說(shuō)中國(guó)民間信仰常常為祖先燒冥錢（或稱紙錢或金銀紙，廣東稱之為陰司紙）、紙車子、紙房子等，希望死者在陰間不致缺乏；道教的疏文在儀式近末尾時(shí)會(huì)被焚燒，以上達(dá)天庭；佛教的密宗有火供（或稱護(hù)摩法），通過(guò)燃燒供品來(lái)供養(yǎng)佛菩薩、火神等。

 阿塞拜疆的國(guó)名的含義是“火之國(guó)”。2012年在阿塞拜疆舉辦的《2012年歐洲歌唱大賽》也采用綻放的火焰作為主題元素。

瑣羅亞斯德教認(rèn)為，火是阿胡拉·馬自達(dá)最早創(chuàng)造出來(lái)的兒子，象征神的絕對(duì)和至善，其廟中都有祭臺(tái)點(diǎn)燃神火，也被稱為“拜火教”。

古代人們理解大自然，嘗試為自然現(xiàn)象分類、總結(jié)時(shí)往往認(rèn)為火是其中一個(gè)不可分割的元素。古希臘人認(rèn)為世界上所有的物質(zhì)是由空氣、水、泥土和火以不同的比例混合組成的?；鹨彩侵袊?guó)傳統(tǒng)文化中五行之一。五行相生相克，其中木生火、火生土、水克火、火克金。天干的丙、丁為火。中醫(yī)常說(shuō)上火（廣東稱之為熱氣）、去火等，后來(lái)被發(fā)現(xiàn)跟西醫(yī)的發(fā)炎有關(guān)。

中國(guó)民間傳說(shuō)中發(fā)現(xiàn)火的燧人氏有被列為三皇之一，古稱火為“陽(yáng)之精”?！逗鬂h書(shū)》志第十四：“火者，陽(yáng)之精也?！?。明朝思想家顧炎武反對(duì)用石取火，他認(rèn)為用火石取火都會(huì)影響壽命。他說(shuō)：“古人用火必取之木，而復(fù)有四時(shí)五行之變。《素問(wèn)》黃帝言：壯火散氣，少火生氣。季春出火，貴其新者少火之義也。今日一切取之于石，其性猛烈而不宜人，病痰之多，年壽自減，有之來(lái)矣?！?。

此外，火作為一種象征物常常出現(xiàn)在文學(xué)及宗教領(lǐng)域中。《圣經(jīng)·使徒行傳》中，圣靈被喻為舌頭如火焰顯現(xiàn)并降臨；《圣經(jīng) ·創(chuàng)世記》提到，上帝將亞當(dāng)夏娃趕離伊甸園時(shí)，在伊甸園的東邊安設(shè)了基路伯和四面轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)火焰的劍。

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參考資料

《調(diào)鼎集》

Lentile, Leigh B.; Holden, Zachary A.; Smith, Alistair M. S.; Falkowski, Michael J.; Hudak, Andrew T.; Morgan, Penelope; Lewis, Sarah A.; Gessler, Paul E.; Benson, Nate C.Remote sensing techniques to assess active fire characteristics and post-fire effects. International Journal of Wildland Fire. 2006, 3 (15): 319–345. doi:10.1071/WF05097. 

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