圆珠笔吹蜡烛火苗的问题

Question

请分析说明:
蜡烛燃烧时火苗内外的温度是多少?正常情况下.
用一支掏空了的圆珠笔,把笔头的滚珠取出,再把笔头靠近对准蜡烛火苗中央吹气,这时,蜡烛火苗便转换成一条细长的蓝色喷射火线.请问这条喷射火线的温度可以达到多少度,最高温点在火线的什么位置?
形成的喷射火线为什么比蜡烛火苗的温度要高?是什么原因请具体分析一下.
如果要加热物体,喷射火线比火苗的加热效率要过多少呢?
这些问题烦了好久了,自己知识肤浅没法解决,请明白的朋友分析解释一下,感激不尽.只要知道的,不管多少希望都能留下你们的看法.谢谢!
分析明确我会加分的.请大家帮帮忙啦!!!
还有一点不明白的是:吹蜡烛火苗形成的喷射火线比蜡烛火苗温度高这个问题,假设用圆珠笔头的微孔(把滚珠取出那个孔)吹蜡烛火苗汇聚形成的喷射火线的体积只有蜡烛火苗体积的二十分之一,这条喷射火线有个最细小的点,假设这个点的大小只有蜡烛火苗的八十分之一,这个点应该是这条喷射火线的最高温度的地方,这个最高温度是不是火苗热量的汇聚集中得到的呢?是不是可以这样说;同样多的热量所占的体积越小温度就越高呢?凸透镜折射阳光可以得到一个高温点,这个高温点的温度比阳光高出许多.同样的一团火苗将它汇聚成一个点,这个点的温度应该比火苗高出许多.如果是的话,不知道有没有一个具体的计算公式呢,如,同样多的热量体积缩小一倍或者几倍,它的温度能提升多少?
能帮我详细的说明一下用圆珠笔头的微孔(把笔头滚珠取出那个孔)吹蜡烛火苗形成的喷射火线比蜡烛火苗加热物体的速度快的原因就好了.谢谢关于DER的补充回答,由于字数受限,请看"今心1314"的回答
非常感谢几位热心的朋友,在你们的学问面前真的感觉到自己的不足,谢谢"丽"的补充,请继续"今心1314"的回答

Answer 1

蜡烛燃烧时外焰温度最高 一般在500度左右，内焰温度居中 一般在300－350度，焰心温度最低 一般在250－300度，不同的蜡烛，温度也有所不同，现在的低温蜡烛温度很低。

内焰和焰心的温度之所以比较低是因为在火焰内部缺乏氧气供应，所以燃烧不充分，外部的氧气基本都被外焰消耗了，所以外焰温度比较高。

一般来说，蓝色火焰要比红色和黄色火焰温度高，用吹管吹火焰一般会增加火焰的氧气供给量，因此你说的“蓝色喷射火线”的温度肯定比自然燃烧的蜡烛火焰温度高，如果你用氧气瓶给吹管供气，那温度会更高。至于“蓝色喷射火线”的温度到底有多高，这需要在具体情况下测试才知道。

物体被火焰加热的实质是物体表面分子与火焰的热空气分子相互交换热量的过程（当然，热辐射也起到一定作用），因此提高加热效率的最好办法是让热空气与物体表面的接触时间越长越好、面积越大越好，因此，由于喷射到物体上的火焰流速较高，热空气会在瞬间散开，因此加热效率不会提高反而降低，但是，由于喷射火焰的流速快、温度高，在单位时间内能带来更多的热量，因此在相同加热面积的情况下，喷射火焰会更快地将物体加热，但它耗散的热量更大，相比之下，它的热能有效利用率下降了，因此不能说它的热效率高。我这里说的加热效率是指，被加热物体每升高一度所消耗的热能。

另一个问题,关于热传递速度的问题。导热系数是指，不同物体在同样温差下、同样面积、形状和同样的传递距离时的热传导能力。
具体的规定是这样的：在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米*度（W/m*K,此处的K可用°C代替）。
导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。

还有你的另一个问题：“同样多的热量体积缩小一倍或者几倍,它的温度能提升多少?”这是一个“比热”或“热容量”的问题，热容量的含义是：在规定状态和不损失能量的情况下使某种物质温度升高一度所需的热量（或降低一度所释放出来的热量），比热是单位质量物质的热容量。每种物质的比热都是不同的，水、铁、空气都是不同的。你的问题中，对象是火苗（且视其为空气），如果我们忽略它在不同温度下的密度变化的话，体积缩小一倍质量也同样缩小一倍，热容量也同时缩小一倍，因此温度也会因此而升高一倍。这是粗略模型，没有将常温下的热量计算在内，实际上问题会复杂得多，条件的变化，以及与周围的热交换、燃烧的完全程度、边界温度的变化梯度、吹管空气的压力和流速等相关条件实在是太复杂了，没有定量的条件很难有精确的回答给你。仅仅只能说明一个原理而已。

另外你说的用电机鼓风使炉子烧水更快的试验，说明，通过增加氧气供应量会使燃烧更充分，单位燃料所产生的热量自然就大一些。但说吹风使“喷射火线具有冲击力,使热量与受热体能够密切接触”的说法不太正确，空气动压所增加的所谓“密切接触”是微乎其微的。高速的热空气流不但不会增加加热效率反而会减低效率，因为高流速会使仍然处于较高温度的空气分子在没有与被加热体进行充分的交换时就迅速离开了被加热体，而使热量散失。
在上述两个相反的因素中，充分燃烧所带来的正面效果，大于流速高带来的负面效应，因此总体来说，应该还是缩短了加热过程。

如果你能设计一种既燃烧充分，又流速缓慢的炉子，一定效率更高。（好像有一种放在煤气炉灶上的网状的所谓红外线罩就有这种效果，不妨研究一下。）

参考资料：原创

Answer 2

量化计算提供不了，只说理论
这和“冲击力”是没关系的
你说的用水龙头洗车是有道理的
但是那样洗车的能量来自于冲击的力量，和水没关系，明白么？换句话说，用那种高压的能量，无论冲出的是水还是空气，都可以将污物洗干净（当然，因为质量的关系，用水的话还有更大的势能，从而能洗的更干净）；但是对于“火”的话就很不一样了，因为热能很高，冲击力带来的能量相对于火焰本身的能量就很微不足道了。
之所以“吹”能使之升温，是因为冲击力使可燃气体流动速度加快，并改变其形状，使之降温速度更快（燃烧气体降温就意味着能量释放出来），最主要是单位时间“送”来的能量更多，热交换更剧烈，所以温度更高
一般蜡烛火焰温度在300度左右，至于“喷焰”的温度没法笼统计算，这个吹气速度、吹气管直径都有很大关系，但可知的是这个温度会比原先高出很多。比如一般酒精喷灯就可以很容易融化玻璃，而酒精灯就差得远了

当然是最前端的温度最高（其实两侧的也很高，但因为是细长状火焰，可以忽略），因为这个地方温差最大，强烈的热交换放出最大能量

至于你说的热传导速度，是个比较模糊的概念，你意思是指用时间来衡量么？
一般来说，和传导物质的比热容、两者温差（比如用火加热铁，就是铁与火的温差）、两者体积都有关系

关于你补充的问题
不仅是不对的，并且个人觉得这个问题基本是没有意义的。“温度”只是表现出了热交换而已。就像前面说的说的，用细管吹火焰，是因为增加了单位时间送来的能量、而不是说你压缩了火焰的体积所以火焰温度才更高（换句话说，比如火焰原直径是1cm，在保证不灭的前提下，你用1cm的管来吹，外焰的温度还是要高于原来的，因为你“吹”会使单位时间里送来的能量更多了）、而用凸透镜聚光，是你把许多光的能量汇集到了一起，所以温度才高了（看起来好像是你把一束光“捆”到了一起，所以温度高了。其实你要知道，阳光本来就是能量的传输，你可以把它想象成一条条的水管，从太阳那把能量传了过来，你用凸透镜一“捆”，就相当于你把一束管子聚集在了一个点上，那这个点单位时间里送来的能量自然高了，温度自然也上去了）。
说白了，温度就是一个热交换的体现。你不“送”来更多的能量，压缩体积是没用的（当然“压缩体积”一般情况下是需要能量的，比如用打气管，忽然压下去，管会变热，那是因为你对其中的空气做功、施加能量了，所以气体的温度才会高，而不是因为体积小了问题才会高）。当然，从这个角度说，你说的也有道理，因为“压缩体积”如果改变了物质的内部结构（说的是分子结构），那物质的导热性会变化，相同的热量自然可以造成更高的温度了。但我觉得你想问的是在不改变物质结构下改变体积。

个人感觉，考虑问题要尽量考虑本质性的物理量，比如温度只是热量交换的一个体现，想太多没用，你想的再多，也只是“更多的热量会带来更高的温度”这一废话一样的结论。

实在不好意思我表达不太清楚我的意思
想说一下，我专业不是物理，所以很多东西是自己的猜测，不对之处请多原谅
继续
你说“一定的热量改变其体积”，我的理解是这样的“你“拿来”一团热量（就这些了，不增加了），然后把它“捏”小，它的温度是不是就高了（当然前提不考虑压缩它做的功提供的热量）？”是不是这个意思呢？
如果是的话，我的理解是，“火焰”不是“一定量的能量”，而是它在持续输送着能量，嗯～或者说，就像打开水龙头一样，水在哗哗的留；蜡烛的火焰也是，是把能量“哗哗”的、以火焰的形式送了过来，所以它不是固定的能量（火焰的温度没升高，“送”来的能量被热交换出去了），你把它“捏细”，它的温度肯定高了，就像你说把1cm的火焰吹成1mm，就相当于原本送向1cm的能量被送到1mm了，温度肯定高了，但是这是由于“送”来的能量更多了，而不是“固定的热量了”
当然，我理解的前提是你的意思是“固定的热量”而不是“持续送来相同多的热量”，如果你的本意是后者，那我解释错了，不好意思

Answer 3

蜡烛正常情况下应该在200到300度之间吧，用管吹这个我玩过。我认为不是改变了什么，而是把火集中在一起罢了，当然是那个细长的尖部分最热了。加热效率当然就是少浪费一些热量罢了，但要具体算是多少，恐怕这不是一般人能做到的，那需要专业的物理研究人员，和专业的设备，专业的方法。你一定会学过物理化学，也一定了解一些知名人士得出一个结论所花费的努力。
希望我的这些话对你有帮助，有哪讲错的地方不要怪我啊，呵呵
哈哈，你很有想像力啊，不过实在的物体能受力，或传递力，但火能吗？好像解释不通啊。用管吹把力施给了火焰，火焰改变了形状，这也就把力消耗了。根据物理里的能量守恒定律应该这样解释。我认为温度提高还是把火焰集中造成的。
我大学快毕业了，你在读书吗，可以问一下你们的物理或化学老师啊。你这么能思考，将来一定有出息
祝你早日解决问题，获得真理

热传递的速度是不能改变的，他是某一物质的特性，就像比热容一样

那是热能大，传递速度是不变的，只是单位时间内传递的多，应该是这样。大家是讨论学问，没有学历深浅之分，呵呵

Answer 4

关于DREAMER补充回答:你所说的压缩火苗体积火苗不会升温,我认为不正确.假设一团蜡烛燃烧的火苗(只是这团特定的火苗,不考虑蜡烛燃烧而持续增加的热量),这团火苗的体积为1立方厘米,把它汇聚集中在0.4立方厘米的空间里,在汇聚的时候不正是把这0.4立方厘米之外的热量"送"到这0.4立方厘米中来了吗,那么这0.4立方厘米的温度则应该比1立方厘米的温度更高,同样的那团火苗把它分散在3立方厘米的空间里,它的温度则更低.都是同样的一团特定的火苗,都没有从外界提供更多的热量,只是改变了同样多的热量所分布空间的大小,造成这个空间温度升高或者降低.
那么用圆珠笔头的微孔(直径约0.4毫米)把蜡烛火苗(火苗直径约1厘米)吹成直径约3毫米的喷射状火线,燃烧的火苗体积缩小,这样算是改变了物质的内部结构吗?(也就是你说的分子结构).3毫米的喷射火线的热量和1厘米的火苗的热量都是由蜡烛燃烧提供相同多的热量,按照你的说法他们的温度就是一样的.这正确吗??
没关系的,你很客气,虽然你前面的解释偏了方向,不过很透彻.谢谢.其实我问这么多都是想得到详细的解释,想弄明白到底有哪些因素造成了用圆珠笔吹蜡烛火苗形成的细小喷射火线点燃木头比蜡烛火苗点燃木头要快很多的具体原因.

经过大家回答的总结,我认为有几点1 圆珠笔吹出的气体进入火苗内部,使燃烧更充分,温度有所增加,加热更快;2 形成的喷射火线具有冲击力,使热量与受热体能够密切接触,减少了火苗与受热体之间的热传导介质,加热更快;3 细小的喷射火线将火苗汇聚集中加热受热体某个细小的"点"之后热量再向周围分散,这个"点"的温度上升就特别快,就像凸透镜将阳光汇聚到一个点,这个点可以并且很快能将纸点燃,而阳光就没那么快能将纸点燃.
因为文化较低,阐述不太清楚,希望哪位能帮忙修改补充一下,感激不尽.
这里有一个灶,就是用这样的方式改装的,我做过实验:在同样的环境同样的燃料供应的情况下烧开同样多的水,改装之前需要223秒将水烧开,改装之后需要121秒将水烧开,当然后者有一个20瓦的电机,这里有简介,请大家验证http://zhoutong.20088.blog.163.com/

Answer 5

1：从笔吹出的气体通向火苗时，加速了燃烧过程。

2：有痒气体成线性进入火苗中心部位，加速燃烧，温度得以升高。

3：从毛吹出的气体成线性，当冲过火苗中心部位时成锥形，还是加速燃烧。

4：火苗内部状态为缺痒，因其火焰外部消耗痒剧烈，导至其内部痒不构，造成燃烧不完全，这时由笔吹出的带有痒气的空气冲击到内部并廷升了外，加速燃烧也就不难理解了。

5：以上条件所得，吹出来的火苗温度比蜡触自身火苗燃烧的温度要高。