第3章 炉子

1.人是什么时候学会取火的？

冬日的夜晚，炉子里柴火噼里啪啦地好不热闹！当你看着火的时候，你的脑海中浮想联翩，许多神奇的东西——燃烧的城市、被重重包围的城墙都跑了出来，木块的噼啪声让人想到万炮齐鸣，而火舌就像沿着城墙向前冲锋的战士。

古时候人们认为，火焰里住着小小的火蜥蜴，它们是火的灵魂。也有人认为火是神灵，于是建了火神庙。几百年来，为了供奉火神，这些庙里的火不曾熄灭过。

点长明火是人类最古老的习俗之一。几万年前，人们还没有学会取火。他们不自己取火，而是寻找火，就像我们现在找寻宝石一样。毫无疑问，那时候人们像珍惜宝藏那样珍惜火种。如果它灭了，就没处找第二个了，要知道那时的人类还不知道如何取火。

有时闪电将树木点燃。人们恐惧地看着这火红的猛兽噼里啪啦地烧得树断枝折，火舌舔去树皮，直到整棵树都被火吞噬。走近一点呢，害怕；离开吧，又舍不得：寒冷的夜因燃烧的树木变得温暖而欢乐。

原始人是很勇敢的。他们经常和猛兽，如巨大的长毛象、强壮的熊作斗争。最后，终于出现了不怕火的勇士，他走近了渐渐熄灭的火苗。

我们无法知道究竟是谁第一个决定拿起燃烧的树枝，并将这奇怪的战利品带回家。可能，这么做的不止一个人。不同的地方有不同的人这么做了。不管怎么样，到底出现了这么勇敢、聪明的人，像驯服猛兽那样将火驯服了。

爱迪生发明了第一个灯泡，但是这一发明远不能同这些披着兽皮、长着长胳膊和内翻足的人类相提并论。如果没有火，我们现在可能跟猩猩没什么两样。

明亮的火光照亮了原始人的山洞及窑洞。但是人学会自己取火又是几千年以后的事了。

人学会了取火，就不再害怕失去它。如果大风大雨将火熄灭，人们随时可以将它再次点燃。后来，在相当长的一段时期，人们一直在庙宇中点着长明灯，用以纪念那个不会取火的年代，那个将火视作珍稀宝贝的时代。

最古老的取火方式被保留到现在，这点听上去有点奇怪。原始人用一根木棍和另一根木棍摩擦取火。

我们也用摩擦取火——用火柴头摩擦火柴盒。

但差别还是存在的，而且还很大。点火柴只需要一瞬间，而用摩擦法点燃木棍，即使这木棍很干燥，也要花费5分钟甚至更久，而且还得行家才行。火柴谁都会点，但你用古人的方法取火试试。恐怕我们中间没有人会成功。

2.为什么火柴能被点燃？

原始人类可不像我们现在有这么多工具。他们既没有锯子，也没有刨子。

他们用尖利的石头或者骨头锯、刨东西。用这些工具劳动可不容易，需要长时间地磨、刮。这会导致木头变热甚至燃烧起来，很有可能正是这个发现促使人们想到，摩擦可以取火。

为了使木头燃烧起来，先要让它变热。也就是说，两根木棍要摩擦很久。

谈一谈另一样东西——火柴。火柴头是由特殊材料做成的，只需要稍微加热就能被点燃。

只要用火柴头轻轻地碰一下烧得很热的铁，比如烧红的炉子的小门，它就会被点燃。而如果换成火柴的另一头，就不会被点燃。

这就是为什么火柴头不需要在火柴盒上摩擦5分钟的原因。只要划一下，它就点燃了。

3.人们发明火柴多久了？

火柴是不久之前才被发明的。1993年第一个火柴厂诞生100年。在这之前取火是用别的方法。19世纪40年代前，人们口袋里装的不是火柴，而是一个小盒子，盒子中有三件奇怪的东西：一小块钢、一小块石头和一小块像海绵一样的东西。如果你问这是什么，人家会告诉你：钢是火镰，小石块是打火石，而海绵样的小块是火绒。

一整袋东西才顶得上一根火柴！

那个时候怎么取火呢？

我们来看看这个穿花色长袍、嘴里叼着长烟管的大块头。他一手握着火镰，另一手拿着打火石及火绒。

他正用火镰敲小石头。结果怎么样？得再来一次！还是什么都没有。继续敲。火镰冒出了火星，但是火绒没有被引燃。终于，打到第四次或者第五次的时候，火绒被引燃了。

事实上，这相当于一个打火机。打火机里也有小石块，有小钢块——就是那个轮子，有火绒——是被煤油浸泡着的引线。

敲石取火可不是件容易事。至少当欧洲游客想把欧洲人的取火方法教给格陵兰的因纽特人时，被因纽特人拒绝了。因纽特人认为自己的老法子更好使：他们像原始人那样摩擦取火——将一根小木棍放在一片干燥的小木块上，然后用皮带拉着转动这根木棍。

欧洲人自己并不反对寻找更好的取火方法。后来市场上开始有形形色色的“化学取火器”出售，那些玩意儿一个比一个奇怪。

后来出现了一种火柴，一碰到硫酸就被点燃。那是一种带玻璃头的火柴，需要一把钳子把玻璃头夹碎才能取火；最后还出现了整套由玻璃制成的取火仪器，结构非常复杂。它们在使用上极不方便而且价格昂贵。

人们一直在尝试发明新的取火器，直到后来出现了黄磷火柴。

黄磷是一种只需稍微加热就能被点燃的物质——只要60℃就行。这样看来，好像再也找不到比这更合适做火柴的材料了。但是黄磷火柴跟我们现在用的火柴相比可是差远了。

首先它是有剧毒的，而且最重要的是，它太容易被点燃了。只需在墙上甚至在靴筒上擦一下，它就能烧起来。火柴点燃的时候，还会发生爆炸。火柴头就像一个小小的炸弹一样四处飞散。等到烧完后，还会留下讨厌的二氧化硫的气味。火柴中除了磷以外还有硫，后者在燃烧后会变成二氧化硫。

直到19世纪70年代，才最终出现了“安全的”，或者叫“瑞典的”火柴，一直到现在，我们都在用这种火柴。这些火柴头上就完全不含黄磷，另一种可燃物已将它取代。

4.水为什么不会燃烧？

有些东西受到强热时便会燃烧，有些东西稍微加热一下便会燃烧，还有些东西完全不会燃烧。

比如水，就不会燃烧。

想知道这是为什么吗？

这跟灰不会燃烧是一个道理。

水本身就是燃烧后的产物。

烧什么东西会产生水呢？

是氢气，就是我们用来充氢气球、飞艇的气体。

现在换了一种气体充气球——氦气。氦气不会燃烧，因此坐在这种飞船上飞行很安全。

5.烧炉子的时候木柴去哪儿了？

人们从棚子里抱来一捆重重的木柴，然后轰的一声将它扔在炉子边。这些木柴都很结实，它们散发着树木的香味，就像把圣诞枞树搬进了房间似的。

点燃炉子，你会发现一两个小时后一捆柴就全烧光了，只剩下雪融化以后在地板上留下的斑斑湿迹和炉子里的几堆灰烬。

那捆木柴去哪儿了？

烧完了。

那什么叫“烧完了”？

这个问题应该研究一下。蜡烛也是，点燃以后就开始消失。它到底是完全消失了呢，还是只是看上去消失了？

我们来做一个实验。取一把勺子和一支蜡烛。我们把勺子罩在蜡烛上方。勺子开始模糊起来，慢慢布满了小水珠。

水是从哪里来的？很清楚，除了蜡烛外，没有别的来源了。

现在我们擦干勺子，把它放到火焰上方。勺子覆上了一层炭黑——这是小炭粒。这炭粒又是从哪里来的？还是来自蜡烛。

那之前为什么没有炭呢？

这个就好比屋子里看不见横梁或者钉子一样。横梁、钉子以及砖都要在着火的时候才看得见。也就是说炭只在我们放一场小小的火——点燃蜡烛之后才能被看见。

不错。蜡烛燃烧的时候生成水以及炭。

那么它们去哪里了呢？

水变成水蒸气飘走了。水蒸气就是我们刚才把勺子罩到火焰上后看到的那个水汽。

那么炭去哪儿了呢？

点燃蜡烛的时候会冒黑烟，炭就在这黑烟中。黑烟中有非常微小的炭粒，会飘到天花板上、黏附在墙上、落在周围的物体上。

但如果蜡烛烧得好，就不会冒烟了——炭全被燃尽了。

燃尽？

什么是“燃尽”？

我们从头开始讲，炭燃尽了，那它去哪儿了？

二选一：或者是完全消失不见了，或者变成了别的什么东西，只是我们看不见罢了。

让我们来试着找一找我们看不见的东西。

我们需要两个玻璃瓶和一个蜡烛头。

为了能更方便地把蜡烛头放入瓶子中，用一根铁丝将蜡烛头穿起来。

取一只杯子，倒入一些石灰水。

石灰水制作方法如下：取一点生石灰，放入水中搅一搅，然后用吸墨纸过滤一下。如果溶液还是浑浊的，就再过滤一遍，直到它变得透明为止。

然后我们点燃蜡烛头，小心地将它放入空瓶子的底部。它烧着烧着就灭了。然后把它拿出来，再次点燃放入瓶中。这次蜡烛一下子就灭了，就像把它放到水中一样。

也就是说，现在瓶子中多了些东西，它们阻碍了蜡烛燃烧。

那么瓶子里是什么呢？瓶子里看上去什么都没有。

我们再次行动。在瓶子中加点石灰水，水就变得浑浊了——变成了白色的。然后我们往另一个空瓶中也倒入石灰水，石灰水依旧是透明的。也就是说，刚才我们燃烧过蜡烛的瓶子中有某种看不见的气体，它使石灰水变浑浊了。

科学家称这种气体为二氧化碳。他们发现，炭燃烧以后产生二氧化碳。

现在我们知道蜡烛去哪儿了。它先变成了炭和水。水蒸发了，而炭又燃烧后变成了二氧化碳。

木柴也是这样消失的。木柴也变成了炭和水。炭烧掉了，尽管没有完全烧尽，总会有一些没有烧完的炭留在了炉子中。而烧掉的炭，变成了二氧化碳气体。二氧化碳和水蒸气一起从烟囱里飘出去了。冬天烟囱白烟袅袅，这烟就是水蒸气，它们遇冷凝结成了小小的水珠。如果烟是黑色的，也就是说炉子冒黑烟，那么说明烟里含有没有烧尽的炭——烟黑。

6.为什么炉子火旺时会呼呼作响？

冬日里，生起炉子，房间里就开始唱歌。炉子就像乐队的喇叭一样呼呼直响，炉子的门更是像铜盘子那般当当地、轰隆隆地响。

这当当声和轰隆隆声是怎么产生的？

要使喇叭发出声音，必须往里头吹气。

那么是谁在往炉子里吹气？

事情是这样的。当我们点燃炉子的时候，里面的空气就开始变热。而热空气会往上升，因为它比冷空气要轻，然后这腾出来的空间就被来自房间的冷空气填补。于是就形成了气流——炉子中的空气从下往上流动。

这个很容易验证。裁几张跟明信片一样大小的纸片。将这些纸片放到炉子门边靠近门孔的地方。纸片就一张一张地飘到炉子中去了。

是什么把它们带到那儿去的？

是从房间流入炉子中的气流。气流带走纸片，就像河水带走扔进河里的木片。

也就是说，谁也没往炉子里吹气，是空气自己流进去的。

那么是不是就等于说，当你加热空气时，空气就会上升？

这个你能亲眼观察到。找一个阳光灿烂的日子，把点燃的蜡烛或者点着的油灯放在窗台上，你会在窗台上看到火焰的影子。这影子的上方是冉冉升起的空气的影子。这也是为什么火焰总是向上蹿的原因：空气上升带动火焰往上蹿。

现在你们是否明白为什么要在炉子中做小孔了？那是为了让空气进去。那么为什么需要空气呢？

是为了让木柴在炉子中燃烧。没有空气的时候，比如在一个完全封闭的炉子中，木柴是燃烧不起来的。通风越好，木柴烧得越旺。或许你以前就发现：当空气流通得很好的时候，木柴烧得很旺，当空气流通不畅时，木柴就艰难地燃烧着。

科学家在实验室研究空气。他们发现，空气是由很多气体组成的。其中含量最多的是氮气和氧气。而氧气是燃烧所必需的气体。

木柴在燃烧的过程中发生了以下现象：木柴中的炭和空气中的氧气生成了二氧化碳，而氢和氧反应生成了水。

也就是说，空气在从“炉子到烟囱”一路的旅行中，完全变了。氧气变少了，取而代之的是从烟囱里出去的水和二氧化碳。

7.水为什么能灭火？

如果把点燃的蜡烛放入水中，它就熄灭了。这是为什么？

因为燃烧需要空气，而不是水。这也是水能灭火的原因：它会阻止空气靠近燃烧着的物体。

还有别的灭火的办法：罩上被子或者撒上沙子。被子和沙子不让空气靠近火，火就灭了。

8.炉子之谜

请你来猜个谜。

炉子生好了，但是没有火。空气从哪里进来，烟就往哪里出去。这是什么？

这是人。

当我们呼吸的时候，吸进来空气，呼出去水和二氧化碳，就和炉子一模一样。

要验证这一点很简单。你往勺子上吹口气，上面就蒙上一层水雾。这个就是来自你体内的水。用吸管往石灰水中吹气，水就变浑浊了。这便是你呼出的二氧化碳。

鼻子对我们而言，既像炉子的门，是空气进去的地方，又像烟囱，是气体排出去的通道。

而我们吃进去的东西在我们身体里燃烧。这使得我们身体一直是暖暖的。