烟为什么总往上飘,往下飘就那么难吗
看完这篇你会知道烟往上飘是被冷空气"挤"上去的,而不是烟自己想往上跑
点燃一根香,看着那缕青烟袅袅上升,你有没有想过——凭什么烟只能往上跑,它难道不能往下飘一飘?其实这背后藏着一个让热气球能飞上天、让暖气片能暖整个房间的同一个秘密。
烟为什么非得往上走?
烟之所以往上飘,根本原因是它比周围的空气更"轻"。注意,这里说的"轻"不是重量轻,而是密度小。烟刚产生的时候,是被高温加热过的气体混合着细小的碳颗粒。热气体里的分子跑得飞快,彼此之间距离也更大,同样一团气,热的那团比冷的那团装的分子少——就像同一个箱子,塞得松的比塞得紧的轻。结果就是:热烟比旁边冷空气密度小,冷空气更重,自然就把热烟往上挤。就好比你把一块木头按进水里,水比木头重,水就会把木头往上顶。冷空气和热烟之间,演的也是这么一出"谁重谁往下沉"的戏。
冷空气是怎么把烟"推"上去的?
很多人以为是烟自己想往上跑,其实烟是被"挤"上去的。你想象一下澡堂里的场景:热水蒸气往上冒,冷空气从四面八方往下补。这个循环其实一直在发生——热的东西密度小往上走,冷的东西密度大往下沉,两者互相替换,形成一个肉眼看不见的"对流环"。烟就是被卷进这个环里,顺着气流方向一路向上。
有意思的是,如果你把一根香放在密封玻璃罩里,烟飘了一小会儿之后,等里面温度均匀了,烟就不再老老实实往上跑,而是开始乱飘——因为没有温度差,冷热空气不再互相挤,那股"往上推"的力就消失了。
有没有烟是往下飘的?
还真有!当烟比周围空气更冷、更重的时候,它就会往下沉。比如液氮"冒出来的烟"(其实是水蒸气凝结成的白雾),看起来像烟,却是往地面铺展蔓延的,因为它温度极低,密度比空气大,冷空气不来挤它,它自己就往下跌。还有工厂烟囱里的废气,刚出烟囱时是热的往上飘,等飘到高空冷却之后,有时候遇到逆温层(一种冷热空气反常叠放的天气),就会被压得往下沉,造成低空污染。所以"烟往下飘"不是没有,只是需要特定条件。
下次看到香炉里的烟无风自动往上飘,可以想一想:那不是什么神秘力量,只不过是地球一直在默默执行的一条规矩——重的往下,轻的往上。而整个大气层的风云变幻,其实也不过是这条规矩在更大尺度上的重复。