燃焼時に炎が上がらず下がらないのはなぜですか?

これは地球特有の現象、あるいは地球と似た環境を持つ惑星における現象です。

具体的には、炎が上向きに燃えるためには重力と空気が必要です。

重力があるからこそ、上と下の区別がつくのです。宇宙には上も下もありません。左右は人間自身の位置によって決まります。

地球には重力があり、人間は地面にしっかりと吸い寄せられているので、地下が下​​、空が上にあるように感じます。

私たちの地球は宇宙に浮かぶ惑星です。宇宙から見ると、上も下もありません。

太陽の引力により、地球は太陽の周りを回っています。地球の角速度は太陽の引力をちょうど打ち消すので、地球は太陽の引力から逃れることも、太陽の引力に引き寄せられることもなく、太陽の周りを回り続けます。

地球の上下について言えば、太陽は下にあり、地球が逃げようとする方向は上です。

しかし、地球上の私たちは地球の重力の影響を受けているため、このように感じません。代わりに、私たちは太陽が空高く、「上」に掛かっているのを見ます。

しかし、太陽が沈んで地球の反対側に到達すると、太陽が私たちの足元にあると考えたことがありますか?

そう考えると、上と下はあくまで相対的な概念であり、地球上で生きる私たち人間が持つ感情だということが分かるのではないでしょうか？

宇宙に行くと、無重力または低重力の場所で、人々は宇宙船の中で浮かぶことになり、上下の区別がなくなります。水滴は落ちず、空中に浮かぶガラス玉のような状態になります。火は絶対に上がらず、丸い形で空中に浮かびます。

もちろん、人間には上下の感覚が残っているかもしれませんが、それは宇宙船の設計が人間の操縦習慣に基づいており、上下、前後の区別があるからです。視覚的な習慣の影響により、人々は上下があると信じています。また、内部にいる人々による空気の乱れにより、水滴や火の玉も不規則に揺れ動きます。

地球には大気があり、熱による膨張と収縮は自然の法則です。いわゆる熱膨張と収縮は、本質的には、物質内の粒子（分子、原子）が温度の上昇または下降によって多かれ少なかれ振動するという事実によるものです。温度が高くなるほど、粒子の振動振幅が大きくなり、材料が膨張します。温度が下がると、粒子の振動振幅が減少し、物体は収縮します。

温度は物体の熱さや冷たさを示す物理量です。実際、これは物体の分子の熱運動の強さを定量的に表したものです。

同じ質量の物体が膨張すると、体積が増加し、密度が減少するため、重力の影響で軽く見えるようになります。そのため、浮力が増大し、熱い物体は上昇し、冷たい物体は沈みます。空気はこのようなもので、火は空気中で燃えるので、当然熱い空気とともに上昇します。

地球上の大気は熱膨張と収縮の原理に従って流れ、月や太陽などの天体の潮汐力の影響を受け、熱い空気と冷たい空気の対流を形成し、風、霜、雨、雪、雷、雷鳴などの気象現象を引き起こし、私たちの生活を豊かにし、生命に活力を与えています。

水を沸騰させるときも同じ原理が適用されます。熱い水は上昇し、冷たい水は下降するため、火は鍋ややかんの下の水を沸騰させることができます。水が沸騰する現象も熱膨張と収縮、そして熱対流の原理です。

しかし、いくつかの物質には特別な特性もあります。たとえば、水の密度は 4°C で最も高くなります。 4°C 以上の熱によって膨張し、4°C 以下の寒さによって膨張します。これが、水が満杯のボトルが凍ると密封されたガラスボトルが破裂する理由です。

アンチモン、ビスマス、ガリウム、青銅などの物質にもこの特性があります。

炎は燃えるガスであり、熱膨張と収縮の法則に従います。燃焼は化学的現象であると同時に物理的現象でもあります。これは、火が物質の相変化を引き起こす必要があるためです。つまり、燃焼が起こる前に、まず液体または固体が液体に変わる必要があり、これは物理的変化です。一方、燃焼は、ある物質が別の物質に変化する化学変化です。

点火の目的は物体をガスに変えることです。ガソリンなどの一部の物質は簡単に蒸発してガスになり、簡単に発火したり爆発したりする可能性があります。木材など、ガスに変えたり発火させたりするのが難しい物質もあります。

化学反応によって発生したエネルギーが熱の形で外部に拡散することを発熱反応と呼びます。放出された熱は反応ゾーンの周りに集まり、周囲の空気を加熱し、空気分子を高速で激しく動かします。速度が速いほど、温度が高くなります。

したがって、炎の本質は、発熱反応ゾーンの周囲の空気分子が加熱され、高速で移動することによって発生する発光現象です。

燃焼プロセスのさまざまな領域での粒子の移動速度が不均一であるため、炎は炎芯、内炎、外炎などのさまざまなレベルを呈します。

炎の中心にある粒子は最も遅い速度で動き、次に内側の炎が動き、外側の炎にある粒子は最も速い速度で動きます。そのため、内側の炎は最も温度が低く、外側の炎は最も温度が高く、明るさも高くなります。

温度が高くなるほど、物体の膨張係数は大きくなります。重力の影響で軽く見えるので、当然炎は上がります。

概要: 地球上で炎が上向きになる現象は、地球の重力と空気の状態によるもので、加熱すると膨張し、冷却すると収縮するという物質の性質によって決まります。

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