罩層鐵絲網，火焰就出不來了？礦井安全燈竟靠這個原理救命｜正經玩

今天教你馴服火焰：

給蠟燭戴個“鐵絲罩”，

更離譜的是——

火焰明明在那兒，紙卻點不著。

實驗器材

蠟燭、打火機/火柴、網狀漏勺/鐵絲網（網孔越細效果越明顯）、紙、勺子、所標杯

實驗步驟

點燃蠟燭，觀察火焰：底部偏藍、上部偏黃，火焰會輕微晃動。

安全提示：請在家長陪同下在通風處操作，遠離可燃物！建議戴耐熱手套，鐵絲網被燒后會變色不可還原。

用鐵絲網罩住蠟燭火焰。鐵絲網靠近，火焰變小、變暗，鐵絲網抬高，火焰變大、變亮。但不管怎樣，火焰都不會“跑到網外面去”，網外不會出現外溢火焰。

第三步：

拿開鐵絲網，火焰“恢復”，把紙稍微靠近火焰（肉眼觀察沒有接觸），很容易立馬被點燃。

第四步：

用鐵絲網隔離，將紙慢慢靠近，紙不會被點燃、可能會被烘熱、輕微變黃變焦（取決于距離、時間、蠟燭大小和網的孔徑），甚至你把一個紙團輕輕放在鐵絲網上方，也通常不會被點著。

第五步：

用勺子蓋住蠟燭熄滅火焰，等待鐵絲網降溫后再收拾器材。

原理解說

許多人常將火焰視為一團“看得見，摸不著的物體”，然而從科學角度而言，火焰實質上是一個正在進行劇烈氧化反應的高溫氣相反應區。以蠟燭為例：固態蠟先熔化為液體，再汽化為蠟蒸氣，這些蒸氣與空氣中的氧氣混合，在達到燃點溫度后發生持續的氧化反應，并釋放出光和熱。因此，燃燒的維持需同時滿足可燃物、助燃物（通常為氧氣）以及達到燃點的溫度這三個基本條件。

鐵絲網在此情境中的關鍵作用，并非是“阻擋氣流”或“隔絕空氣”，而在于其利用金屬的高導熱性實現對熱量的快速導散。當火焰試圖穿過網孔時，其前沿的高溫區域——即負責引燃網外氣體的反應帶會與金屬絲接觸，熱量被迅速傳導至網體并散失。一旦該區域溫度低于反應維持所需的熄火溫度，鏈式燃燒反應便會中斷。因此，觀察到的現象是：火焰在網內持續燃燒，卻無法在網外形成新的明火，仿佛被“禁錮”于網內。

蠟燭火焰模型。對蠟燭這種擴散火焰（diffusion flame）來說：燃料（蠟蒸氣）主要在火焰內部/中部，氧氣從外界擴散進來，所以主要放熱反應被限制在兩者相遇的地方——也就是火焰外緣那層很薄的“殼”。對蠟燭火焰分區時，明確反應區在火焰的側邊和下邊緣的藍色區域（2區），以及上部外緣（3區）

這一原理也解釋了為何在罩網之后，將紙張置于原先火焰上方卻不易被點燃：紙張的點燃通常需要火焰直接接觸，使其迅速熱分解并產生可燃氣體，進而被引燃。而在鐵絲網存在時，紙張主要接觸的是經網孔冷卻后的對流熱氣體和較為分散的熱輻射，無法獲得點燃所必需的瞬間高溫接觸，因此通常僅會被烘烤至變黃、炭化，而難以起火。反之，移除鐵絲網后，火焰恢復完整的高溫前沿，紙張便迅速被引燃。

戴維燈示意圖，圖源網絡

把這個現象搬到真實世界，就是著名的戴維燈：礦井里可能混有甲烷等可燃氣體，普通明火一旦“傳出去”就可能引發爆燃；而戴維燈在火焰外面加上合適孔徑的金屬網，相當于一層阻火層——燈里能亮（里面的燃燒繼續），但火焰的高溫前沿在網處被不斷“抽走熱量”，外界可燃氣體就點不著、傳不過，從而把危險關在網內。

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編輯：二分 & Chocobo