1.3 燃烧科学发展简史在线视频

我们已经知道了什么是燃烧

燃烧为什么重要

那我们下面来看一看

人类对燃烧的探索的整个过程

以及燃烧科学

现在已经发展到什么程度了

应该说恩格斯有一句话

是最最典型的叫摩擦生火

使得人类支配了一种自然力

从而区别了人和动物

那么实际上也就是说

我们人虽然早期

还不知道火是什么

但已经学会了控制火

比如保留火种

现在的考古已经证明

我们人类很早就学会了保留火种

所以火的使用

是人类文明的一个标志

包括我们刚才已经提到了

包括第一次工业革命

第二次工业革命

都是什么呢

都是人类对火 或者叫燃烧现象

长期的经验积累的一个结果

但是应该说

真正对燃烧的理解

实际上是从十六 十七世纪才开始的

那么最早的话

我们常常去批判的一种学说

我们可能听说过叫燃素说

实际上十七世纪中叶的时候

有一个科学家叫斯嗒尔

他提出来就燃素说

来解释这个

作为一个燃烧理论

来解释这个现象

那么他怎么说的呢

他说一切物质为什么会燃烧

因为它里面含有一种

叫做燃素的这么一种东西存在

OK 那么这燃素是什么呢

就说不清楚了

这个理论后来显然是证明

就完全不存在的

那后来慢慢的

就证明了这一点

但是呢

我觉得斯嗒尔这种注意观察

和实验总结的这种研究方法

为后代的这个科学发展

提供了非常好的范例

也正是这种精神

为后来的正确的

燃烧的学说的获得

带来了一个非常好的基础

所以燃素说虽然本身它是错误的

但是燃素说所产生的这种科学的

这种基础我觉得是非常好的

非常好的

比如当时就是用燃素说

实际上和空气引起的燃烧

他实际上是解释了很多的现象

比如他说为什么有的东西

容易燃烧

他说燃烧燃素就多

为什么不容易燃烧

他说燃素少

所以对这些现象他解释了

但是有一些现象他解释不了

他说为什么呢

如果是按照燃烧（是因为）有燃素的话

为什么有的物质烧了

反而会重了

比如说我们有很多固体

像铁的一烧变成氧化铁

那肯定重了 对吧

他就没法解释了

还有一些呢

他观察到燃烧

会使空气就减少了

这也没法理解

因为燃素烧出来到空气中

应该增加了对不对

像这样一些现象

没法解释的话

为正确的燃烧学说提出了挑战

那么正确的燃烧的学说

实际上大家都知道

是十八世纪的拉瓦锡

作为他最最重要的一个贡献

那么这是1772年的11月1日

他是一个法国科学家

他发表了一篇论文

专门来论述

为什么燃烧会引起重量的增加

而他对已经提出来这种重量的增加

是由于空气当中

有一部分物质

化合到里面去了

所以他证明了

燃烧是一种化合的现象

但这种空气

当中的这种物质是什么

他当时实际上没有搞清楚

那谁把他搞清楚呢

实际上就两年以后

就一个英国科学家

普利斯特列

他发现了这种氧

那拉瓦锡就马上去做这样一个实验

他发现了这种物质

在空气当中比例多少

就五分之一

而且呢把它命名为氧

现在我们用氧 oxygen

实际上就是这个来源

那么它的原来意思就是酸之源

而应该说拉瓦锡的

正确的燃烧的学说

得到了确立

而因此的话呢

揭开了我们整个化学

或者说整个燃烧的

最基本的东西

我们理解了

燃烧是什么

氧化反应

但是这仅仅揭示了这个燃烧的本质

就是燃烧的本质是什么

搞清楚了

但燃烧的过程的理解

还不够

那么真正的燃烧科学的建立

实际上一直到了十九世纪

那么十九世纪实际上整个的科学都在进步

首先就是热力学和热化学的发展

那么这个时候对燃烧的系统

是作为一个热力学的平衡体系来进行研究

那么这个时候

就搞清楚了燃烧当中的

一些最基本的 重要的

平衡的热力学特性

比如燃烧会产生热效应

它的热效应多少

比如某一种燃料

它烧会放出多少热

这件事情呢

通过研究把它搞清楚了

第二个的话呢

燃烧的产物的平衡组成

最后产物是什么样子

那么有了热效应

有了产物以后

我们就能够知道

他最终的温度

包括着火温度

燃烧的最终温度等等这些现象

都可以把它

从热力学的角度去阐述

这也是后面我们会作为

最早的这个讲解的内容

那么进入第二个阶段呢

实际上就进入二十世纪了

二十世纪三十年代

美国的科学家刘易斯

还有俄国的化学家就谢苗诺夫

我刚才已经提到了

他们把化学动力学的一些机理

引入到燃烧的研究

而这个时候就能够

不光知道我们最终的产物

最终的温度是多少

而且慢慢的知道了

燃烧化学的反应速度

也就是说燃烧的速度实际上是由

燃烧的化学反应动力学

是最主要的控制燃烧速率的因素

而且

发现了燃烧化学的反应

带有这种链锁反应的

非常特殊的这样一个现象

而这个呢

为怎么把化学用到燃烧理论

打下了一个良好基础

这应该说是第二个阶段

那么第三个阶段

人们慢慢发现了

就是从化学和物理的因素

包括气体流动 传热 传质的

物理因素的组合

才能够解决燃烧的现象

而燃烧是这些因素的

综合的一个结果

这样的两个因素搞清楚了以后

就建立了着火 火焰传播 火焰稳定

等等的一些规律

那么到了上个世纪

五十年代 六十年代的时候

那美国力学家冯·卡门

包括我们国家的钱学森先生

他们当时发展了连续介质的力学

研究燃烧的基本过程

而且创建了反应流体力学

也就是说把流动 传热 传质和化学

作为一个体系

建立了一个基本的体系来进行研究

那么这是一个第三阶段的过程

那第四个阶段

应该说是现在就燃烧化学

和流体力学实现了完美的结合

对燃烧现象进一步深入的理解

正像十年前在国际燃烧学会

这个成立50周年的时候

当时第30届国际燃烧会议上

我印象很深

当时的燃烧学会的主席叫

罗忠敬先生 C. K. Law

他提出来

以前当实验和理论的结果

发现对不上的时候

我们总是相信实验

他说今天我们应该开始相信理论

这也就是说标志着什么呢

燃烧已经从一个实验的科学

走向了一个理论的科学

这就是我们燃烧的四个阶段

现在的话呢

我们可以把它作为一个

理论科学来看