火焰温度分层现象：为何蜡烛火焰分三层且温度各不同

蜡烛火焰的分层现象及其温度差异，是由燃烧过程中燃料（蜡蒸气）与氧气的混合程度、化学反应发生的阶段以及热量分布决定的。具体来说，火焰分为三层：

焰心（最内层，靠近烛芯）:

• 状态： 主要由刚刚从液态蜡蒸发出来的蜡蒸气组成，尚未开始燃烧或刚开始接触少量氧气。
• 化学反应： 几乎没有燃烧反应发生。这里主要是燃料的预热和蒸发过程。
• 温度： 最低（大约 500-800°C 或更低）。因为没有剧烈的氧化反应释放大量热量。
• 颜色： 呈现暗淡的蓝色或接近透明。

内焰（中间层）:

• 状态： 蜡蒸气开始与从火焰外层扩散进来的少量氧气接触。氧气供应相对不足。
• 化学反应： 发生不完全燃烧。蜡（主要是碳氢化合物）在缺氧条件下发生热解和部分氧化，产生大量游离的碳颗粒（碳黑）以及一些一氧化碳、醛类等中间产物。
• 温度： 中等（大约 800-1000°C）。部分氧化反应释放热量，但效率不高。
• 颜色： 最明亮的黄色或橙色。这是因为炽热的碳颗粒被加热到高温，发出明亮的黄光（类似白炽灯的原理）。

外焰（最外层）:

• 状态： 蜡蒸气与从火焰周围空气中扩散进来的充足氧气充分接触。
• 化学反应： 发生完全燃烧。碳颗粒、一氧化碳、剩余的碳氢化合物等与氧气充分反应，生成二氧化碳和水蒸气。
• 温度： 最高（大约 1000-1400°C）。充分的氧化反应释放出最多的热量。
• 颜色： 呈现淡蓝色或接近透明。这是因为燃烧产物（CO₂, H₂O）在高温下也会发出蓝光，且没有大量炽热的碳颗粒存在（它们已被完全燃烧掉）。蓝光通常比黄光需要更高的温度。

总结关键原因：

氧气供应梯度： 氧气从火焰外围（空气中）向内部扩散。焰心氧气最少，外焰氧气最多。 燃烧阶段： 从内到外，经历了预热蒸发 -> 不完全燃烧 -> 完全燃烧的过程。 反应效率： 完全燃烧（外焰）比不完全燃烧（内焰）释放的能量更多、效率更高，因此温度更高。 发光物质： 内焰的高亮度主要来自炽热的碳颗粒，而外焰的高温但相对暗淡的光则来自高温气体分子的辐射。

因此，蜡烛火焰的分层和温度差异本质上是燃料与氧气混合程度不同，导致燃烧反应阶段不同、能量释放效率和发光物质不同的结果。