火是什麼？

坐在營火的旁邊，你可以感受到它的熱度，聞到燒木材的煙味，聽見木材被燒裂的聲音。如果你太靠近了，你的眼睛會感到灼燒，你的鼻孔會感到灼痛。你可以目不轉睛一直盯著明亮的火焰看，因為它們會在扭曲、閃爍中無限循環。但你到底是在看什麼？伊麗莎白考克斯為大家說明火背後的科學。

完整課程：
課程：伊麗莎白考克斯
導演：Héloïse Dorsan Rachet

坐在營火的旁邊，
你可以感受到它的熱度，

聞到燒木材的煙味，
聽見木材被燒裂的聲音。

如果你太靠近，

你的眼睛會感到灼燒，
你的鼻孔會感到灼痛。

你可以目不轉睛一直
盯著明亮的火焰看，

因為它們會在扭曲、
閃爍中無限循環。

但你到底是在看什麼？

很明顯，火焰並不是固體，

它們也不是液體。

和空氣混合在一起，
它們比較像是氣體，

但比空氣更可見——也更短暫。

就科學上來說，火和氣體不同，

因為在同樣的狀態下
氣體可以無限期地存在，

而火最終都會燒盡。

有一種誤解是認為火是電漿，

物質的第四種相，在這種相中，

原子被剝去了電子。

和火一樣，但和其他物質不一樣，

電漿不會在地球上
存於穩定的狀態中。

電漿的形成，只會發生在
氣體接觸到電場時，

或是加熱到數千、
數萬度的高溫時。

相對之下，用木材
和紙當燃料來燃燒，

只會有幾百度的高溫——

遠低於一般認定的電漿標準。

所以，如果火不是
固體、液體、氣體，

或電漿，那還剩什麼可能性？

結果發現，其實火根本不是物質。

火是我們對某種
化學反應的感官體驗，

這種化學反應叫做燃燒反應。

某種方面來說，火就像是
秋天樹葉改變顏色、

水果成熟時的氣味，

或是螢火蟲的閃光。

上述這些都是感官線索，

表示有一項化學反應正在發生。

火的差別在於它同時連結了
我們的好幾種感官，

創造出一種生動的體驗，
讓我們以為是來自實體。

燃燒創造出那感官體驗，

用的是燃料、熱，以及氧氣。

在營火中，當木料被加溫到
它們的點火溫度時，

它們的細胞壁會分解，

把糖以及其他分子釋放到空氣中。

這些分子接著會和空氣
傳播的氧氣發生作用，

創造出二氧化碳和水。

同時，木料中含有的任何水份

都會蒸發、擴張，並造成
它周圍的木頭破裂，

然後跑出來，
發出的令人滿足的霹啪聲。

隨著火的溫度上升，燃燒造成的

二氧化碳和水氣會擴張。

現在它們的密度比較低，
會以越來越細的柱狀形式上升。

地心引力造成這種擴張和上升，

所以火焰的特徵之一
就是頂端是尖細的。

若沒有地心引力，
分子不會因為密度而分開，

火焰的形狀就會完全不同。

我們能看到這些，
是因為燃燒也會產生光。

分子被加熱時會發射出光，

光的顏色會依分子的
溫度而有所不同。

最熱的火焰是白色或藍色。

火中的分子類型也會
影響火焰的顏色。

比如，木料中若有
未作用的碳原子，

就會形成一叢一叢的煤煙，
上升到火焰中，

並發散出我們在想像營火時
會想到的橘黃色光。

像是銅、氯化鈣，
以及氯化鉀這些物質

會有它們自己獨特的顏色，
造成不同的混合色。

除了多彩的火焰之外，

火一邊燒也會一邊持續產生熱。

這些熱就會讓燃料
保持在點火溫度之上，

進而維持著火焰。

不過，最終，再熱的火

也會燃料或氧氣用盡。

接著，那些扭曲的火焰就會
發出最後的嘶嘶聲，

隨著一縷煙消失，

好像從來沒有在那裡存在過一樣。