质疑&&火为什么是红色的？
物理的重建 (五)
划一根火柴，火焰是橙色；烛光，橙***；烧煤的炉火，橙红色，篝火，橙红色。火为什么是红色的？这是亿万个小孩提出过的问题，被认为是幼稚，却蕴藏着自然的奥秘。
我们把铁丝插入炉火中烧红，拿出来，铁丝光色黄亮，随着温度逐渐降低，铁丝的发光逐渐由亮黄变橙、变红、变暗红，最后光色消失。火光的颜色为什么随温度变化？温度逐渐降低、光波频率逐渐下降，这种实验可以重复N万遍，这是大自然的提示，是探索自然物质的线索，是大自然在明亮的火光中展示自身的特点和规律，可惜人们熟视无睹。
现代研究表明：物质热发光是电子跃迁时所发出的电磁波辐射，火光是由绕核运转着的电子跃迁所发出，这不同颜色的光是由不同速率电子跃迁的结果。大自然在火光中昭示我们：物质温度高-核外电子速率高-跃迁发出高频光波；反之，温度降低时电子速率下降，跃迁发出光波的频率随之下降。核外电子的运转速率随温度有规律地变化，这是一个被当今物理忽略的重要细节，揭示核外电子运转随着温度规律变化。如果信奉核外电子是无规则的电子云,如何解读火光？如何解读火光随温度的变化？
除铁丝、铜丝等金属外，玻璃、石头等非金属、化合物、混合物在高温（炉火）中也同样都能被烧红发光，都具有上述实验特征，说明核外电子的规律运动-高温加速、降温减速，是物质的普遍属性。
&&& 此外，还有物质在空气（氧）中燃烧的情况，上述火柴、烛光的橙***的是碳氢化合物在空气中燃烧的火光，不同物质在空气中的燃烧虽然都是发热、发光，但是物质不同光色大不相同，一氧化碳燃烧，火焰呈蓝色，镁燃烧：白色，铜燃烧：绿色，钠燃烧呈独具特色的***钠光。这说明各种物质的核外电子速率是各有不同、有其固有的频率，形成燃烧时各具特色。
是探索自然物质的重要线索，大自然在明亮的火光中展示自身的奥秘，揭示核外电子运转是规律的、并随着温度规律变化。现代教科书上写到“热现象是大量分子无规则运动的表现”,分子无规则的运动怎么能发出有同一波长的火光？无规则的电子云如何能形成与温度-频率完全对应、如何能形成协调对应的火光？无规则的电子云如何能形成相变与温度完全准确的对应？无规律理论形成了科学研究的障碍，是60年科学沉寂的祸首。
文章中设问了许多问题，读者如果想要知道这些问题的***，请参阅我的博文：
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火焰是什么物质？火焰的颜色由什么决定？
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火是物质燃烧过程中所进行的强烈氧化反应，一般指一种发光发热的现象，一般伴随着复杂的化学反应。这点请与黑体辐射区分。一个能产生“火”的反应，一般是放热反应，即，能量由体系流向环境。对于一个化学反应，反应物先吸收能量，断键成为独立的原子，相互反应，成键释放能量，当释放的能量大于吸收的能量时，或者说整体体系的能量减少时，这就是一个放热反应。放热反应之所以能发生，是因为原本集中在体系里的能量，经反应后，更均匀的是放在环境中。这一个系统的混乱程度增加，熵，增加。符合热力学第二定律，所以可以发生，严谨一点说，一般可以自发的，较容易的发生。接着，这些原本蕴含在化学键内的能量，释放到了周围的原子中。原子得到了能量，表现即原子的动能增加，粒子热运动增加，即我们感受到的热。或者电子接受了这部分能量。就如同高度越高，重力势能越大一样。在原子核内部，电子要跳到更高层的位置，一样需要吸收能量，克服电磁相互作用做功，于是，化学键释放出的能量，变成了电子的电势能。这一过程，称为电子的跃迁。根据热力学第二定律，简而言之，熵总是增加的。换言之，能量总倾向于更均匀的分布而不是集中。于是，高势能的电子会自发的跃迁会较低的轨道。能量守恒，这一部分势能，就转换成了携带者一定能量的光子。而光波的频率，由 E = hv （E 能量 h 普朗克常数 v 频率）给出。不可计数的原子释放出的光子，最终转换为宏观现象，即我们所见的，“火”这一现象中的光，即“焰”。Question：焰属于什么状态？我十分抱歉的说，我不知道，我只能给出一个十分牵强的***。相是指一个宏观物理系统所具有的一组状态。而光不属于宏观物体，故，不可如此分类。Question：火属于等离子体吗？在某一系统中，分子***为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。常见的等离子体一般在高温或强磁场下产生，也即，衡量等离子体的根本尺度并非温度，而是这一物理系统中，是否大部分粒子为离子、电子和中性粒子。常见的等离子体，很多并不是高温的，而是依靠强磁场电离，比如，圣艾尔摩之火，依靠闪电的强电流将空气电离，因为周遭环境非常大的电势差，使得空气也成为导体，并在导电的过程中放出强光，火焰本身温度并不高，但它依然是等离子体。回到主题，一个不处于磁场中的火，至少需要2000度才能得到等离子体，所以，火焰如果有足够温度的话，可能是等离子体，但以偏概全，称火就是等离子体是绝对不可的。火熵相等离子体圣艾尔摩之火-------- 引自，作者
本人本科是热能动力专业，博士读的是燃烧学方向。我的感觉是燃烧虽然是日常生活中常见的现象，人们，甚至专业相关人员对燃烧和火焰的基本概念都不甚明朗。露米娅的回答基本比较靠谱，我做几点补充。首先火焰是什么物质？我们知道，燃烧前反应物是燃料和空气或氧化剂的混合物，燃烧后生成物是二氧化碳和水，那么反应中间过程，也就是火焰中，当然是这些东西的混合物了。然而，火焰中还有其他一些少量但是关键的中间产物，正是这些中间产物使我们看到感受到的火焰的存在。物质的状态，如楼上所说，一般并不是等离子体。在火焰中大量存在的是不带电荷但电子未成对的自由基。当时伊州大学某教授来讲学时我问过他这样的问题：在当年学习有机化学时机理大部分是离子反应，为什么你讲的机理都是自由基反应？他告诉我，离子本身是很难单独存在的，在有机反应中，往往是溶剂分子对离子起了稳定作用。而气体反应则完全不同。只要不是超高温度，一般不会出现离子，也就不用说等离子体。所以火焰是什么物质什么状态？----气体。至于火焰的颜色，目前为止各大网站上我还没有看到过完全正确解释原因的，所以我详细说下。不说焰色反应，我们生活中常见的火焰一般有两种，蓝色火焰和***火焰。煤气灶的火焰都是蓝色火焰，这是由火焰中受高温激发的CH基和OH基中电子由高能级向低能级跃迁发出的辐射，CH基的特征波长是蓝绿色，OH基是蓝紫色，我们一般看到的蓝色火焰就是他们综合表现的结果。（下面这个图是我百度的，大家可以看到火焰不同位置的颜色存在细微差别，内侧为蓝绿色，外侧为蓝紫色。这可以通过CH基集中在火焰的还原侧也就是内侧，OH集中在氧化侧也就是外侧，得到解释。）这部分光在任何火焰中都有存在。(其实焰色反应也是基本同样的道理，不过发光的是金属离子)而***火焰是由于燃料过多，氧化不充分，碳氢燃料裂解产生的碳颗粒发出的辐射，如果你加大煤气灶的气量，火焰就有可能变成***。与基团不同，碳颗粒的辐射接近于黑体辐射，是广谱的。在常见火焰温度下，其峰值在***附近，所以我们看到了***火焰（温度低点是红色火焰，温度高点是白色火焰，记得维恩位移公式？）。黑体辐射比基团的化学辐射强的多，所以我们可以感觉到***火焰比蓝色火焰明显亮的多，明亮的***火焰会盖住蓝色的辐射，所以总的看来是***的。另外，当你把煤气灶打到最大，火焰变黄后你会感觉到突然热了许多。这不是因为火焰温度升高，而是因为辐射传热增强了许多。这样，我们可以得出结论，是燃料-空气比决定了火焰的颜色。然而，燃烧方式也起着重要作用。燃气灶的燃烧方式是燃料和空气混合，再点燃，这种燃烧方式叫做预混燃烧。另外一种，像蜡烛燃烧，是燃料一边往空气中扩散一边氧化的过程，叫做扩散燃烧（见下图）。这样，燃料分子在扩散刚开始时很难找到氧化剂，那么裂解过程发生，碳颗粒生成，火焰也就变黄了，但随着扩散继续，这些碳颗粒又被氧化。所以即使最终没有碳粒剩余，火焰也可能是***的。这一过程在工业上被很好利用，因为燃烧过程中暂时产生的碳粒可以大大加强辐射换热。总结：火焰的颜色主要由燃烧方式和燃料空气比共同决定，次要由温度影响。详细说来：(1)扩散燃烧一定会产生碳粒，所以火焰是***（一般温度）、红色（低温）、白色（高温）。(2)预混燃烧若空气过量，是蓝色。(3)若空气不足，则是***（或红色或白色）。当然本回复全部说的是碳氢燃料燃烧，像钠这种金属的燃烧，不仅会有离子，而且颜色也会很不一样。
已经说得很清楚了，这里放一个具体的实验，验证火里面是大量的离子：
原子核外电子的能级跃迁。组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光 。根据焰色可以判断某种元素的存在.如焰色洋红色含有锶元素，焰色蓝绿色含有铜元素，焰色***含有钠元素等。就是焰色反应的原理，用于判断化合物或混合物中元素的组成。百度“焰色反应”
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