何时真正了解火
燃烧,对我们来说是太熟悉了。然而,具有讽刺意味的是,时至今日, 我们对燃烧的本质并不完全清楚。
火的利用和人类进化密切相关。到了现代,燃烧反应与人类关系更加密切。车、船、飞机、火箭离不开燃烧;炼钢、发电离不开燃烧⋯⋯
1777 年,法国拉瓦锡初步揭开了燃烧的面纱,他认为燃烧的实质是:燃料+氧→灰烬+热量。
1869 年,法拉第发现了燃烧的化学变化,例如甲烷的燃烧用式子表示出来是:
CH4+2O2→CO2+2H2O+191.24 千卡
然而,燃烧的化学过程是极其复杂的。就拿简单的甲烷燃烧来看,现代研究表明甲烷和氧碰撞会先分解成甲基(CH3),但甲基相当稳定。当两个甲基再碰撞生成两个碳的中间化合物(如 C2H2 或 C2H4)以后,才燃烧得快,这是什么道理,现在还不清楚。
从态化学(这是近 10 年来出现的前沿科学之一)的观点看,燃烧过程中的气体分子和原子运动是无规则的。然而,人们知道,激光光束的光子运动都是非常有序的。于是有人设想,如果人们把燃烧过程中原子分子无规则的热运动,大部分或一部分变成能像激光那样定向的平动的话,则火箭的速度可以从现在最高的第三宇宙速度即每秒 16 千米,提高几十、几千甚至上万个数量级,向准光速的速度逼近。那时,不仅可以大大节省燃料,而且可以使交通工具的速度快得惊人。