火到底是氣體、固體還是液體?

人類邁向文明的第一步就是「使用火」,用火可以煮水、烤肉、加熱空氣,不過火似乎並不屬於固液氣裡面的任何一種,它既不可以被觸碰到,也不可能被束縛在特定裝置中,那麼,千百年來令人類站穩地球頂層食物鏈的火究竟是什麼呢?

首先固體肯定是要排除的,因為與固體相比,火與它們的差距實在是太大了。首先火沒有特定的形狀,也沒有特定的質量,更不會被「放置」到什麼地方。其次,在不同的重力場下,火的形狀也是不同的。在地表,其燃燒會呈現長條裝,而在太空中,火的燃燒則呈現均勻球形。

同時,火併不受其他力場的影響,比如說磁場。火不會因磁場的改變而發生結構性的變化,其次火也不能導電。事實上,只要目前存在的物質,在磁場的干擾下都會產生或多或少的影響。

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其次,火會「平白無故」的消失。物質不會無緣無故的出現,也不會無緣無故的消失,這是宇宙基本定律之一。不過火在缺乏可燃物和氧化劑的前提下會立刻消失,絕不多呆一秒。這與固液氣任何一種物質都不同,固液氣之間頂多是形態間的相互轉化,而不涉及「瞬間消失」。

因此,在1879年,著名的物理學家威廉·克魯克定義了一種新的物質形態——等離子體。在此之前,人們只認為物質有三種形態。而火,則屬於這第四種形態。

等離子體是由質子和電子組成的高溫類氣體物質,由於帶有極高的活化能,等離子體中的質子和電子並不會相互結合,這也使得等離子體中各成分融為一體而不是獨立成一個一個的原子。通常情況下等離子體意味著能量,只有在純能量出現的情況下等離子體才會出現,比如說太陽就是一個巨型等離子團。

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等離子體很像氣體但絕對不是氣體,其組成的根本(質子中子電子)就與氣體(原子分子)截然不同。

不過,等離子體似乎還不能精確地描述出「火」究竟是什麼,因為等離子體總伴隨著百萬攝氏度的出現,很顯然,生活中常見的火根本達不到這個溫度。

火究竟是什麼,目前還無法給出確切解釋,只能說火與等離子體的特徵最為相似。

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