機械社區
標題: 能量轉換現象探討 [打印本頁]
作者: 明月山河 時間: 2015-6-4 22:47
標題: 能量轉換現象探討
有一次我回到學校，在學院研究室里遇到了以前的老師和攻讀研究生的同學。老師看到我很高興：“來，我們看一個有趣的現象！”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。
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$ v1 W" C* n" W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。后來幾個同學建立一些方程要研究其中的機理，我給他們推導一些公式。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。
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V& P) g/ V' }, k今天忽然想起來這事，感覺這個現象還是蠻有意思，就重復了一下這個實驗，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，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是火苗在圓筒里穩定燃燒，說明圖5的火苗不是因為缺氧熄滅，而確實是被風吹滅的。這說明了“火苗自己引起的風把自己吹滅了”，這里面有什么物理機理呢？
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. E+ Y- w5 O/ a6 h2 T+ N# ]. s我初步設想是因為圓筒的存在，產生了特定的幾何形狀，構成了一臺簡易的熱機，火苗自己的熱能轉換為空氣的動能，又因為圓筒較長（約40cm），有一定的慣性，結果就產生了前面的現象。各位大俠談談自己的看法，把其中的原理揭示出來。 [attach]355579[/attach] |
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作者: leejeans 時間: 2015-6-4 22:58
熱空氣上升，形成低壓區，周圍高壓區冷空氣進入補充，形成空氣對流。被風吹滅有可能，你的塑料桶下口，受熱收縮，導致進入的冷空氣流速加快，從火焰燃燒區帶走過多熱量，使溫度降低到氣態蠟的燃點以下，導致火焰熄滅。
作者: muyemuye 時間: 2015-6-4 23:02
很有藝術
作者: leejeans 時間: 2015-6-4 23:10
leejeans 發表于 2015-6-4 22:58 
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熱空氣上升，形成低壓區，周圍高壓區冷空氣進入補充，形成空氣對流。被風吹滅有可能，你的塑料桶下口，受熱 ...
我感覺負反饋也得有個滯后啊，傳遞函數決定。并且你的塑料管下口已經被加熱了，他自身的熱量也會支撐這個過程一段時間。
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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著化學反應，繼續發熱，它會加熱周圍的空氣，包括自己反應的產物。
熱空氣密度低，冷空氣密度高，通常熱空氣上升，冷空氣下降?？諝饬鲃拥谋举|是存在壓力差，只要壓力差存在，空氣就會從高壓區流向低壓區。
化學反應產生二氧化碳，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。
當管狀物放在木炭上之后，化學反應產生的二氧化碳會沿著內管上升，管狀結構組成了受限空間，它會導致管內的氣壓高于管外的氣壓，越接近熱源氣壓越高。
當反應產生的熱空氣冷卻后，密度增加要要下降時，因為管內氣壓高，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，導致化學反應變得更激烈，產生更多的熱量，并加速排出二氧化碳這一過程。
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作者: fmdd 時間: 2015-6-5 00:21
通常來說，化學反應需要一定的溫度，當溫度降低到一定程度時，反應便終止(或者變得很緩慢)。
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) ` X0 x, Y% `7 n! a6 c燃燒是一種發熱發光的化學反應，它產生的熱量會讓反應物溫度上升，進一步加速反應。
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當氣流吹過火焰時，它會帶走熱量，導致反應區溫度降低，當其溫度低到一定程度，反應便終止。
作者: luxiang821 時間: 2015-6-5 08:28
有一款成熟產品：拔火筒。用過蜂窩煤的應該都熟悉* ]" x+ d+ k i0 G4 u
可惜沒有找到小時候熟悉的樣式（錐形，帶個把手）搜索8 |2 |! q7 y0 E8 `" `
復制
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作者: 上海狐飛 時間: 2015-6-5 08:53
哈哈，不就是煙囪嘛
5 q; Q) X$ I; L. r5 y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 發表于 2015-6-5 08:53
' `$ {: O* d! h1 H哈哈，不就是煙囪嘛5 b' B4 g/ l' e4 W! X! x
一滴水從萬米高空掉下來砸到人怎么辦
* `! w+ S& \$ m& B, K$ ]煙囪內有很強的沖向囪口的風力。
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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
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- a9 b, F$ M5 Q物極必反。* ]8 m9 ?) Y) S- y& Y
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放個拔火筒，燃燒就加快，加快到極點就面臨熄滅。
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引申一下，人類社會是不是也一樣呢？發展的太快就面臨毀滅。8 ^% ~7 Z9 @3 y
作者: m_e 時間: 2015-6-7 10:08
石蠟燃燒是氣化形成的氣態燃質，是不是風吹散了？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 2 O. p$ U! N8 h' }
, I. c/ I4 H& ?' N2 `! G1 T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能中補充。中間應該有一個或幾個臨界點。帶走的熱量=由燃燒從化學能中補充
& H5 E1 |, D+ f& R; S6 Q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
我記得小時候學的自然課本上就有，說的是熱氣流上升帶動氣流循環，要是研究細了估計是流體力學的事了！
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 1 v! P% M: U$ B1 f j
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氣流會變弱，構成負反饋。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
煙囪效應吧
作者: 752879290 時間: 2015-8-26 18:18
看著高深啊
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