蜡烛的故事
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2.蜡烛是怎样燃烧的(一)?

现在我们来说一说蜡烛的发光问题。我们来点燃一两支,看看它们的特有作用。你们看到蜡烛完全不同于油灯。一盏油灯只需要把一点儿油倒进盏里,再放入灯草,或手工制作的棉芯,然后把灯芯点着就可以了。当火焰顺棉芯烧到灯油时就不再烧下去了,但是灯芯顶端还继续燃烧。现在我猜你们一定会问:自身不能燃烧的灯油,跑到棉芯顶上就能燃烧,这是怎么一回事儿?我们马上就来研究一下这个问题,不妨先看看蜡烛的燃烧,比油灯更奇妙。蜡烛不需要盛装在容器里,它是固体,但是固体能攀升到火焰位置燃烧是怎么一回事儿?固体不像液体能流动,那它是怎么跑到那里的呢?或者,在它变成液体后,是怎样汇聚在一起的呢?这就是蜡烛的奇妙之处。

我们会场这里风比较大,对要做的一些实验有利有弊。为了使实验比较正常,也为了简单起见,我会让蜡烛的火焰保持平稳,如果节外生枝,主要问题还怎么能研究下去呢?我在农贸市场看到菜摊、鱼摊上的那些小贩,每逢周六的晚上,他们做生意时,为了不让蜡烛被风吹灭,采取了一个非常好的遮风办法,这种聪明才智太让我佩服了。他们把蜡烛放在玻璃灯罩里面,玻璃灯罩拴在柱架上,可以根据需要上下滑动。采用这种方法,蜡烛的火焰就能稳定下来。我希望你们回到家里这样试试,并且仔细观察、认真研究。

现在请大家观察这支已经点了一会儿的蜡烛。首先,火焰周围形成了一个漂亮的烛碗儿。当空气逼近蜡烛,蜡烛发热产生的热流迫使空气向上移动。周边的蜡、油脂或煤油等燃料都因此得到冷却,这样,边缘比中间温度低许多;火焰只要不熄灭便一直沿灯芯燃烧,里面的油脂得以熔化,而外围还是硬的。如果我在一旁向烛火吹气,烛碗儿就会歪斜,烛油就会流出来;由于稳定万物的地心引力同样也让处于水平位置的烛油保持稳定,而如果这个烛碗儿失去平衡,里面的烛油当然就会流淌出来。所以,大家看到,极为均匀的上升气流作用于蜡烛各个表面,保持蜡烛的外部冷却,这样便形成了一个烛碗儿(图1)。燃烧时不能形成小碗儿状的燃料做不成蜡烛,只有爱尔兰蜡烛木除外。这种燃料本身像一块海绵,燃料都贮藏在里面。

图1

现在大家明白了吧:刚才看过的那些漂亮蜡烛为什么使用起来会那么糟糕了吧。它们的形状不规则,凸凸凹凹,因此也不能够让蜡烛火焰有一个漂亮完整的碗口,而这烛碗儿才是一支蜡烛的至美所在。我希望你们现在会明白,一种产品的完美与否,取决于它的实用价值,实用价值是产品的最美之处。对我们最为有益的东西,不是外表好看的,而是实际好用的。中看的蜡烛不中用,由于气流不规则,形不成完好的烛碗儿,蜡油就会四处流淌出来。大家可能看过这样的例子,如果沿着蜡烛的一边儿有一道小沟,在上升的高温气流的作用下,这一边就会比别处堆积更厚的蜡油。随着蜡烛继续燃烧,在这个地方就会形成一个凸出来的小蜡柱,牢牢地粘在蜡烛上。蜡烛越烧越矮,但小蜡柱却越来越高,冷空气也容易往它那儿跑,也越发降低了它的温度使其可以越发抗拒近处火焰热力的作用。

古语说得好,吃一堑,长一智。我们在蜡烛研究中造成的错误以及一些不正确的认识,与其他不正确的事情没有任何区别,最后都会留给我们珍贵的教训。这些教训,要通过不断地深入实践才会得到。所以,我希望大家牢记,无论何时遇到何种结果,特别是新的结果,都应该问一问:“究竟是什么原因?这种情况为什么会出现?”随着时间的推移,你终会找到答案。

接下来还需要解答的一个问题是:烛碗儿中的液体蜡油,是怎样沿着烛芯到达燃烧的地方的呢?这一点需要给予说明。你们知道,这些用蜂蜡、硬脂或鲸脂做成的蜡烛,烛芯上的火焰并没有向下方蔓延,造成烛身熔化的局面。火焰和下面的烛油保持距离,并不贪占周围的烛碗儿。一支蜡烛从点着到全部燃烧为止,自身的各个部分都是相辅相成的。这种融洽和谐的范例,我想不出还有什么比蜡烛更出色。像蜡烛这样的可燃物竟然能够慢慢地燃烧,丝毫不受火焰的干扰,这样的美丽景象令人惊叹;而你一旦了解到熊熊火焰之威力则要叹为观止:它只要抓住蜡,就会把后者烧得精光,哪怕只是挨得近一点,也会毁之于无形。

然而,蜡烛是怎样为它上面的烛焰提供燃料的呢?是靠绝妙的毛细管引力。1“毛细管引力!”大家要叫起来了,“毛发有引力?”好了,不必在意怎么称呼这个:过去就是这么叫的,那时人们对这种力的认识还非常少。燃料正是靠这种毛细管引力被传送到燃烧的位置,储存起来,这不是随随便便,而是恰到好处地被放进正中心,化学反应就在那里发生。现在我给你们举一两个毛细管引力的例子。正是这种作用或引力让两种彼此不相溶解的物质联系在一起。大家洗手时,会让双手彻底浸湿;用香皂揉搓之后,发现手还是湿的,这种情况靠的是一种引力,一会儿我会说到。当然多数情况下我们的手不怎么脏。在日常生活中,如果你把手指放入不太凉的水里,水就会顺着你的手指向上爬一小截儿,尽管你自己一般不会做个记号检验。

图2

大家再看,这是一截盐柱,上面有很多细孔;我要把外观像水一样的饱和盐溶液倒进盘子里,因其不能再吸收盐分,所以你们看到的现象就不会是溶解的结果。我们可以把这样的盘子看成一支蜡烛,盐柱看成烛芯,盐溶液看成烛油(我把溶液加入一点儿颜色,让你们把这个反应看得更清楚)。你们注意看,现在我倒入盐溶液,它攀升上来并逐渐顺着盐柱越爬越高(图2),让盐柱保持直立,溶液将一直升到顶部。如果这蓝色的盐溶液是可燃的,我们又在盐柱顶安装了烛芯,溶液进入烛芯的时候点上火就会燃烧起来。看到这种反应的发生过程,并观察它周围的奇特变化,真是十分有趣。当你们洗完手,手上的水会用一块毛巾擦去;你手上的水由于毛细管引力的作用,沾上毛巾,把毛巾打湿。烛芯被打“湿”,和这是一个道理 。我知道有些粗心孩子(的确,有些细心的人也会这样)洗完手,用毛巾擦完手之后,把毛巾搭在水盆边儿,过不了多久,毛巾就把盆里的水吸出来,滴到地面上,由于毛巾恰巧这样搭在盆边,导致虹吸现象产生(图3)。2

图3

1 是指一种能使细管里的液体上升或下降的力。如果将细玻璃管插入装水的容器中,管内水面即会高出容器水面,这是由于玻璃和水之间的吸引力大于水分子之间的吸引力。如果容器中装的是水银,则玻璃与水银之间的吸引力小于水银内部的吸引力,管内水银面反比容器中的低。

2 我们相信,去世的萨克塞克斯公爵(Duke of Sussex)是表现出可以根据这个原理清洗大虾的第一人。把去除尾壳的虾放入盛水的玻璃碗里,让虾的头部垂在外面,水在毛细管吸力的作用下,被虾的尾部吸入,接着流经头部,直到玻璃碗中的水降低到虾尾露出。