燃烧与通风为什么会发出轰轰的声音

时间:2023-11-17 19:29:02

“要想使火烧得旺,应该怎么做?我们需要使用风箱,在燃料——木柴、煤、木炭上输送空气。风箱一抽一送,火就会逐渐旺盛起来。煤起初燃烧时为暗红色,接着渐渐转为鲜红色,最终变为白色。这是因为空气为燃料供给了大量的氧气。但是,假设我们想要燃料耐烧,应该怎么办呢?我们必须用灰烬将火遮住,使燃料与空气接触不足。在这种遮蔽物下,燃料的消耗很节省,所以能经历较长的燃烧时间。

“可见,想要火烧得旺盛并产生高热,就必须供给它充足的空气。在烧炭的炉中,燃料被灰烬盖住,与空气不易接触,所以它燃烧缓慢,温度低,但它却能燃烧较长时间。在铁匠铺的鼓风炉中,燃料的消耗极大,那一股股从风箱中扇出的气流,不但使火燃烧得旺盛并产生高热,还制造了一些细小的旋风。你们想一想客室中所装的火炉吧,在清除灰烬、装入燃料、引火点燃后,就会发出轰轰的声音而炽燃起来。”

燃烧与通风为什么会发出轰轰的声音

爱弥儿问:“为什么它要发出轰轰的声音呢?”

“我正要给你们解释其中的原因。假设炉膛的门开了,火焰就燃烧旺盛起来,炉膛的门关闭,火焰就渐渐熄灭。这是为什么呢?显然,这是因为当炉膛的门开着时,会有一些物质通过这个入口冲进火炉里,并发出噪声。不难猜到这种物质是什么,试将你们的手掌移近炉膛门边,你们将会感觉到一阵急速的气流,所以这种物质一定是空气,而空气冲进去并从炉底发出噪声的现象,就被称为通风。

“只要是火炉中发出了轰轰声,一定有很好的通风,也就是有大量的空气通过了燃烧着的燃料,所以火焰才会旺盛,并释放出大量的热。一个渐渐熄灭的火炉,它的通风一定很迟缓,空气进去得很慢,火焰也就燃烧得很微弱了。所以火炉旺盛与否完全取决于空气进入炉膛的通畅与否,也就是通风是否有力量。

“现在,我们再来探究一下通风的原因吧。你们都可以看见,在一个热火炉上方,扬着一张燃烧的纸片,纸片的灰烬都向上方飘去,甚至一直飘到天花板的位置。虽然那些灰烬的分量很轻,但是如果没有外力也绝对无法自己飘浮起来。可见灰烬之所以能够向上飘扬,一定是因为被某种上升的气流推动了。

“空气经过燃料,会受热发生膨胀,膨胀后变得疏松,分量变轻,减轻分量就会成为上升的气流。但是,当热空气不断上升,冷空气也必然要不断地补充它的缺失。这些冷空气一旦到了炉膛中,又会因受热而上升。于是,热空气与冷空气就会继续互相交替运动,导致所谓的通风。虽然空气是无色透明的物质,但我们可以从灰烬的飞扬推知气流上升的情况,这就像因水面有浮萍漂浮而知道水在流动一样。

“还有一个实验要做,但要等到生着火炉时做。将手掌大小的圆纸剪成螺旋形的纸带,在这个螺旋形的中心用棉线挂在火炉上方,纸带就会下垂形成螺旋状。如果火炉炽热的话,纸带就会一圈一圈旋转。我们可以这样解释它旋转的理由:纸带表面对于垂直上升的气流而言是倾斜的,所以当热空气不断上升时,纸带的表面就会不断被气流推动。于是,纸带就会不断地向后旋转。风筝上升和风轮转动的原理也是同样的。

“由此可知,空气受热,重量就会减轻,向上升起。同时,冷空气就补充过来,占据空气原本的位置。热空气上升的推动力使我们的螺旋形纸带旋转起来,而飞扬的纸灰也同样是由于这股气流的作用。

“现在,你们应该明白,火炉通风良好的实际意义究竟是什么了。如果烟囱、房间、门外的空气有着相同的温度,那它们绝不会发生通风现象。只有在生着火炉时,烟囱里的空气受热后才会不断上升而引起通风现象。而空气越热,烟囱越高,就越容易出现通风。当热空气上升时,较重的冷空气就会冲入燃烧的燃料中,使它变得炽燃,同时冷空气因受热而向烟囱里上升。因此,当火炉炽燃时,就永远有空气不断地由炉底通向烟囱顶,这股气流中途通过燃料时,必然将其所含的氧气供给燃烧,而等到气流自身受热,其中的氧气和燃料中的碳化合之后,就会伴随着燃烧时的烟炱由烟囱上升,并逸散于外界的空气中。烟囱之所以发出轰轰声就是由于这个原因。

“通风的作用就好像是一只自动的风箱,当空气中的氧气即将用尽时,就立即补充新鲜的空气使燃料继续燃烧。所以,必须依照下述规则来生旺盛的火:让新鲜空气通畅地由炉底经过燃料来助燃,让已经用尽氧气的空气通畅地由烟囱排出,以容纳新鲜空气。”

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