1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質(zhì)哪去了？

人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)燃燒的現(xiàn)象，可以追溯到人類的祖先－上千萬(wàn)年前的臘瑪古猿，那個(gè)時(shí)候臘瑪古猿逐漸學(xué)會(huì)了直立行走，而且活動(dòng)的區(qū)域已經(jīng)從叢林之上轉(zhuǎn)移到了地面之上，活動(dòng)區(qū)域也從森林逐漸向與草原的交界地帶過(guò)渡。在臘瑪古猿所棲息和活動(dòng)的區(qū)域，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些由于閃電或者自然積溫而形成的森林起火現(xiàn)象，在臘瑪古猿相較于其它陸生哺乳動(dòng)物腦容量大大提升的背景之下，或許那時(shí)候人類的祖先在驚嚇之余，會(huì)不由自主地對(duì)“火”這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行深入思考，因此為后來(lái)人類學(xué)會(huì)利用火和保存火種奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

燃燒所必須具備的條件

在我們可見(jiàn)的物質(zhì)燃燒過(guò)程，都必須遵循著三個(gè)最基本的條件，即可燃物本身、助燃劑、達(dá)到燃點(diǎn)，這三個(gè)條件對(duì)于燃燒來(lái)說(shuō)缺一不可。

• 可燃物：我們通常說(shuō)的可燃物，是指在地球上能夠與氧化或者其它氧化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)的物質(zhì)，固、液、氣相都有相對(duì)應(yīng)的許多可燃性物質(zhì)，這些物質(zhì)是發(fā)生燃燒的基礎(chǔ)。

• 助燃劑：對(duì)于燃燒過(guò)程來(lái)說(shuō)，助燃劑是可以與可燃物結(jié)合推動(dòng)燃燒現(xiàn)象發(fā)生的物質(zhì)，這些物質(zhì)都具有很強(qiáng)的氧化性。我們?nèi)粘Ｉ�產(chǎn)生活應(yīng)用最多的助燃劑就是氧氣，另外工業(yè)用的還包括硝酸鉀、氯酸鉀、臭氧、氯氣、二氧化氮等等。

• 達(dá)到燃點(diǎn)：可燃物在助燃劑的作用下，要達(dá)到燃燒必須要突破一個(gè)最低溫度，這個(gè)最低溫度就是物質(zhì)燃燒的燃點(diǎn)。不同的物質(zhì)，其燃點(diǎn)一般都會(huì)有一定的差別，比如一氧化碳?xì)怏w的燃點(diǎn)650攝氏度、木材460攝氏度、無(wú)煙煤480攝氏度、白磷40攝氏度、汽油415攝氏度、酒精510攝氏度等等。

物質(zhì)守恒

在一個(gè)密閉的孤立系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)論是發(fā)生物理變化、還是發(fā)生化學(xué)變化，其變化前后組成物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變，這就是著名的物質(zhì)守恒定律。該定律能夠推動(dòng)了人類從更加微觀的角度去認(rèn)識(shí)事物變化的過(guò)程，印證了任何事物和物質(zhì)，既不會(huì)平白無(wú)故地產(chǎn)生，也不會(huì)無(wú)緣無(wú)故地消失，只能從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另外一種狀態(tài)，或者從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另外一種物質(zhì)。

• 從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另外一種狀態(tài)：這是一種物理變化，比如一種物質(zhì)在固、液、氣三相中相互轉(zhuǎn)變，如果在純粹的密閉空間里進(jìn)行測(cè)量的話，其總質(zhì)量在變化前后是一樣的。而物質(zhì)在同相的狀態(tài)下，如果因密度變化或者受力變化發(fā)生形變，當(dāng)然其總質(zhì)量也是不會(huì)發(fā)生變化的。
  

• 從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另外一種物質(zhì)：這是一種化學(xué)變化，物質(zhì)與物質(zhì)之間通過(guò)一定的條件，使得組成結(jié)構(gòu)中的原子或者電子發(fā)生變換或者轉(zhuǎn)移，從而生成新的物質(zhì)分子的變化過(guò)程。在化學(xué)變化過(guò)程中，通常會(huì)伴隨著發(fā)生物理變化，而且會(huì)釋放或者吸收相應(yīng)的能量過(guò)程。而從這種變化的本質(zhì)來(lái)看，生成新的物質(zhì)，意味著老化學(xué)健的斷裂以及新化學(xué)鍵的形成。

從物質(zhì)守恒看木材燃燒

木材燃燒的過(guò)程是一種典型的化學(xué)變化，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的分析時(shí)，我們一般都會(huì)通過(guò)列出化學(xué)反應(yīng)式的方式，來(lái)判斷舊物質(zhì)的消耗以及新物質(zhì)生成之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此必須要找到參與化學(xué)反應(yīng)的各種物質(zhì)，然后通過(guò)對(duì)參與物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的分析，一般就會(huì)比較容易地判斷新生成的物質(zhì)。

從木材的組成來(lái)看，其主要由碳、氫、氧、氮四種元素組成，占據(jù)了木材總質(zhì)量的99.5%以上，另外還含有微量的礦物質(zhì)元素，比如鈣、鈉、硅、鎂、鉀等。而碳、氫、氧、氮四種基本元素所形成木材組分，除了水分以外，其余的基本都是各種有機(jī)物質(zhì)，比如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，這三種有機(jī)物是木材的主要有機(jī)成分，其余的還包括樹(shù)脂、生物堿、果膠、蛋白質(zhì)、淀粉、精油等等，無(wú)機(jī)鹽只占據(jù)了很少的部分。

當(dāng)木材在燃燒時(shí)，以碳、氫、氧、氮四種基本元素構(gòu)成的有機(jī)物質(zhì)，其燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳、一氧化碳、水、二氧化氮等氣體物質(zhì)，之所以木材在燃燒之后，我們看到的只剩下一點(diǎn)灰燼，質(zhì)量比原來(lái)要輕很多，原因就在于生成的這些物質(zhì)都以氣態(tài)的方式飄散到了空氣中，而留下的灰燼，則是那些不能燃燒的碳酸鹽、鉀鹽、鈉鹽、硅酸鹽等微量的無(wú)機(jī)鹽類。

如果在一個(gè)絕對(duì)封閉的空間里作一個(gè)非常精密的實(shí)驗(yàn)，在木材燃燒的前后，分別測(cè)量出反應(yīng)前的木材、氧氣的總質(zhì)量，以及反應(yīng)后的各種氣體、水、灰燼的總質(zhì)量，就會(huì)發(fā)現(xiàn)二者基本相等。

能量守恒與質(zhì)能守恒

能量守恒定律是從物質(zhì)本身所具有的各種機(jī)械能、熱能、生物質(zhì)能等所有形式能量的總和角度出發(fā)，在物質(zhì)本身形態(tài)發(fā)生改變，或者變?yōu)榱硗庖环N物質(zhì)之后，其總能量不發(fā)生改變。如果有外界能量輸入，那么變化后的總能量等于變化前的總能量與輸入能量之和；如果在一個(gè)絕對(duì)封閉的系統(tǒng)內(nèi)，沒(méi)有任何外界能量輸入，那么總能量將不會(huì)發(fā)生任何變化，只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另外一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體。

• 從一種形式轉(zhuǎn)化為另外一種形式：即我們常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)換，光能變?yōu)闊崮�、熱能變�(yōu)殡娔堋㈦娔茏優(yōu)闄C(jī)械能、生物質(zhì)能變?yōu)闊崮艿鹊�，都可以在日常生活中找到多種事例。這種變化需要通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)。
  

• 從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體：即我們常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)移，比如熱量從溫度高的物體傳遞到溫度較低的物體等，這種方式除了做功以外，還需要通過(guò)熱傳遞。

質(zhì)能守恒是建立在物質(zhì)守恒和能量守恒基礎(chǔ)之上的，是將二者通過(guò)質(zhì)能關(guān)系方程統(tǒng)一在一起的一種表達(dá)質(zhì)量和能量之間關(guān)系的定律。這個(gè)質(zhì)能關(guān)系的方程表達(dá)式即：E＝mc^2，對(duì)于一個(gè)物體而言，其總質(zhì)量和總能量遵循著質(zhì)能方程的關(guān)系，相應(yīng)的質(zhì)量對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的能量，質(zhì)量的變化將會(huì)引起總能量的變化。

從質(zhì)能守恒看木材燃燒

剛才我提到了，按照物質(zhì)守恒定律，木材燃燒前后，生成的產(chǎn)物與原有參與反應(yīng)的物質(zhì)總質(zhì)量基本一致，之所以用了“基本”二字，是因?yàn)閺木�密的科學(xué)角度來(lái)看，還是有一定的差異的。這個(gè)質(zhì)量的差異，主要體現(xiàn)在反應(yīng)剩余物的總質(zhì)量，要比反應(yīng)前的所有參與物的總質(zhì)量要少那么一點(diǎn)點(diǎn)。

即使質(zhì)量的虧損值幾乎可以忽略不計(jì)，那么按照質(zhì)能方程，乘以光速值的平方以后，那么帶來(lái)的能量值就比較可觀了，這也是為什么我們可以看到燃燒非常劇烈的原因。

總結(jié)一下

1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，我們之所以能夠有這么的錯(cuò)覺(jué)，是因?yàn)檠劬ζ垓_了我們，我們只能看到固態(tài)的灰燼，卻看不到散發(fā)出的空氣，這些看不見(jiàn)的生成物也都是具有質(zhì)量的。如果我們?cè)谝粋�(gè)絕對(duì)封閉的空間里做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后的總質(zhì)量幾乎沒(méi)有變化，而虧損的那么一點(diǎn)點(diǎn)連儀器都測(cè)不出來(lái)的質(zhì)量，決定著燃燒所釋放出來(lái)的總能量，這個(gè)作用過(guò)程的機(jī)理就是統(tǒng)一了質(zhì)量守恒和能量守恒的質(zhì)能守恒定律。

1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質(zhì)哪去了？

燃燒這種常見(jiàn)的現(xiàn)象是我們?nèi)祟愖钤缯莆盏囊环N化學(xué)反應(yīng)，這種化學(xué)變化最直觀的表現(xiàn)就是有火的產(chǎn)生，火是一種高溫的等離子體，是一種劇烈的放熱現(xiàn)象，能夠釋放相對(duì)大量的能量。

人類一開(kāi)始發(fā)現(xiàn)火這種化學(xué)反應(yīng)以后，雖然不知道其中的本質(zhì)原因，但是人們很快就意識(shí)到火是一個(gè)很好的工具，能夠用來(lái)煮熟食物、取暖、驅(qū)趕天敵、開(kāi)辟荒地。為人類的生存、進(jìn)化和繁衍提供了不可估量的作用。而且在人類不同的文化背景下都有相關(guān)的關(guān)于火的圖騰和神話。

化學(xué)反應(yīng)：質(zhì)量守恒

以前的人們肯定也注意到了，常見(jiàn)的木材、雜草燃燒以后，只剩下了一堆的白灰，那么之前的物質(zhì)都去哪了？其實(shí)關(guān)于這個(gè)問(wèn)題人類很早就知道了其中的一部分原因，并給出了當(dāng)時(shí)看來(lái)比較準(zhǔn)確的解釋，不管當(dāng)時(shí)解釋的是不是很完善，但這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有困擾人類多長(zhǎng)時(shí)間。

人們關(guān)于火，以及其他化學(xué)反應(yīng)的了解也是到了近代發(fā)現(xiàn)原子以后才初步的掌握了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。它所涉及到的層面只是原子和原子之間的外層電子結(jié)合方式的改變，化學(xué)鍵的斷裂和重組。也就是反應(yīng)前后，反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量是不變的。

因?yàn)榉磻?yīng)前和反應(yīng)后，組成物質(zhì)的原子數(shù)量、單個(gè)原子的質(zhì)量、以及元素的種類并沒(méi)有發(fā)生任何變化，所以反應(yīng)前后質(zhì)量也不會(huì)發(fā)生變化。而且人們還發(fā)現(xiàn)，不管什么物體，你通過(guò)外力也就是物理攻擊，不這個(gè)物體變成任何形狀，質(zhì)量和之前相比也不會(huì)發(fā)生變化。于是人們根據(jù)所掌握的化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象就總結(jié)出來(lái)一個(gè)鐵律：質(zhì)量守恒定律，也就是物質(zhì)守恒定理。

還記得我們上中學(xué)時(shí)學(xué)的化學(xué)公式嗎？就是根據(jù)反應(yīng)前原子的種類和數(shù)量來(lái)配平方程的。那么化學(xué)反應(yīng)中是什么發(fā)生了變化？在化學(xué)反應(yīng)中，一定發(fā)生改變的就是分子的種類，和分子的數(shù)量也就是物質(zhì)形態(tài)會(huì)發(fā)生變化。知道了以上的知識(shí)，再來(lái)看題目，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題就不是問(wèn)題。

木材中的成分主要是碳元素、還有一些氫元素和氧元素，以及一些微量的氮、鈣、鉀、鎂、鈉、錳、鐵、磷、硫。燃燒的過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)氧化放熱的過(guò)程，眾多的元素會(huì)與氧氣結(jié)合生成氧化物，而木材中碳的比例高達(dá)49～50％，所以大部分的質(zhì)量就是生成了一氧化碳和二氧化碳消散在了空氣中。如果你把這些消散的物質(zhì)，都收集起來(lái)，測(cè)量以下其實(shí)前后的質(zhì)量基本上是一致的，這就是我們認(rèn)為的質(zhì)量守恒定律。

宇宙最基本的是能量而不是物質(zhì)

其實(shí)到這里問(wèn)題都已經(jīng)解決了，可是科學(xué)往往有一定的隱秘性，普通現(xiàn)象背后還有更加深層次的原因。你看，我上文說(shuō)的是，質(zhì)量基本一致。換句話說(shuō)，其實(shí)就算你把所有可能的生成物加起來(lái)，燃燒反應(yīng)前后，質(zhì)量還是會(huì)缺失一點(diǎn)點(diǎn)，基本上可以忽略不計(jì)，但科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�，我們需要找到這點(diǎn)缺失的質(zhì)量去哪了？

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題也很簡(jiǎn)單，我們光記得收集反應(yīng)后生成的物質(zhì)，卻忘了燃燒后還釋放了大量的熱量。現(xiàn)在我們知道，根據(jù)愛(ài)因斯坦的著名的質(zhì)能方程式E=MC^2，告訴我們質(zhì)量其實(shí)并不是宇宙的本質(zhì)，在宇宙中更加本質(zhì)的東西其實(shí)是能量，換句話說(shuō)：質(zhì)量只不過(guò)是能量的一種變現(xiàn)形式，它們可以相互轉(zhuǎn)化，而化學(xué)反應(yīng)所釋放出的熱量，就是損失的一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量乘以C^2所轉(zhuǎn)變出來(lái)的。這個(gè)過(guò)程所損失的質(zhì)量我們根本就無(wú)法察覺(jué)也無(wú)法精確的稱出來(lái)。

而人們真正發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后出現(xiàn)的質(zhì)量缺失，是在核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的，也就是原子核發(fā)生聚變、裂變或者是衰變，這個(gè)前后損失的質(zhì)量就比較大，當(dāng)然釋放的能量也就更大。原子彈就是通過(guò)以上的基本原理造出來(lái)的。至此人們發(fā)現(xiàn)堅(jiān)持了很長(zhǎng)時(shí)間的質(zhì)量守恒定律其實(shí)并不準(zhǔn)確，至少描述的不夠完整，所以我們現(xiàn)在將其更名為：能量守恒定律。

燃燒現(xiàn)象

燃燒現(xiàn)象應(yīng)該可以是說(shuō)人類最早接觸到的化學(xué)現(xiàn)象。我們?nèi)缃窨脊虐l(fā)現(xiàn)，距今180萬(wàn)年~130萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)有個(gè)人種現(xiàn)在被稱為匠人，他們就已經(jīng)開(kāi)始使用“火”了。對(duì)于火的使用大大促進(jìn)了人類社會(huì)的發(fā)展。從此，人類可以吃上熟食，要知道那些沒(méi)有煮熟的食物，無(wú)論是咀嚼還是消化都十分費(fèi)力。

但如果我們仔細(xì)觀測(cè)，許多燃燒現(xiàn)象都會(huì)出現(xiàn)這樣的一個(gè)現(xiàn)象，那就是燃燒前后，質(zhì)量丟失了許多。比如，10斤的木材點(diǎn)燃后，最后就會(huì)只剩下一小部分的殘?jiān)��?/p>

那為什么會(huì)丟失這部分質(zhì)量呢？

這個(gè)問(wèn)題雖然看似很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上是有點(diǎn)復(fù)雜的。今天，我們就來(lái)聊一聊這個(gè)問(wèn)題。

木材燃燒的化學(xué)反應(yīng)

要了解這個(gè)問(wèn)題，我們要先從木材說(shuō)起。木材的主要成分是木質(zhì)素、纖維素及半纖維素。

木材是一種復(fù)雜的有機(jī)物，從化學(xué)元素的角度來(lái)看，它的主要成分是碳，占比達(dá)到44%左右，氧占比達(dá)到42.5%左右，氫占比達(dá)到6%，剩余的元素占比都相對(duì)較少，比如：氮、硫、氯、硅、磷。

燃燒木材的本質(zhì)其實(shí)就是碳、氫、氮等物質(zhì)在空氣中燃燒的化學(xué)過(guò)程。就拿碳來(lái)說(shuō)，會(huì)生成一氧化碳和二氧化碳。

氫燃燒生成的是水，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的水應(yīng)該是水蒸氣的形式。

而氮燃燒則生成的氮氧化物，硫燃燒生成硫化物，這些都屬于對(duì)環(huán)境有害的化合物。但我們要注意的是，燃燒碳、氫、氮、硫所產(chǎn)生的物質(zhì)其實(shí)都是氣體。

也就是說(shuō)，之所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn)損式了大量的質(zhì)量，實(shí)際上是主要的生成物是氣體，它們都到了空氣當(dāng)中。其中二氧化碳和一氧化碳會(huì)加入到碳循環(huán)的當(dāng)中，水蒸氣則是加入到水循環(huán)當(dāng)中。

如果我們有一個(gè)容器，這個(gè)容器不會(huì)和外界發(fā)生物質(zhì)交換，并且容器內(nèi)有充足的氧氣。我們?cè)谶@個(gè)容器當(dāng)中燃燒木材。但燃燒結(jié)束后，我們?cè)賹?duì)這個(gè)容器進(jìn)行稱重，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)容器的質(zhì)量“幾乎”是沒(méi)有發(fā)生變化的。因?yàn)榇藭r(shí)的生成物都在容器內(nèi)，沒(méi)有離開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)，即便是氣體，也是有質(zhì)量的，整個(gè)過(guò)程質(zhì)量“幾乎”是不變的。

這也就是說(shuō)，之所以我們看到平時(shí)燃燒時(shí)，質(zhì)量發(fā)生損失，這部分損失的質(zhì)量主要來(lái)自于氣體生成物，二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮化物等。

熱量也有質(zhì)量

就像上文我說(shuō)到的，整個(gè)系統(tǒng)只是質(zhì)量“幾乎”不變。實(shí)際上，如果我們的儀器精度足夠高，那就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量并不變完全不變的，而是會(huì)微微地減小，減少的程度幾乎是在小數(shù)點(diǎn)后十多位才出現(xiàn)的。那這部分損失的質(zhì)量只是系統(tǒng)誤差嗎？

實(shí)際上，并不是這樣的。這部分損失的質(zhì)量也是可以用我們?nèi)缃竦睦碚搧?lái)解釋的。這個(gè)理論就是大名鼎鼎的質(zhì)能等價(jià)理論。

1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了狹義相對(duì)論，并且在這個(gè)理論當(dāng)中統(tǒng)一了時(shí)間和空間。隨后，也就是在這一年，他發(fā)表了質(zhì)能等價(jià)理論，在這個(gè)理論當(dāng)中他提出了他的另外一個(gè)洞見(jiàn)，統(tǒng)一了質(zhì)量和能量。他認(rèn)為質(zhì)量和能量其實(shí)是同一個(gè)東西的兩個(gè)面，質(zhì)量還里有能量，能量里也還有質(zhì)量，或者我們可以說(shuō)質(zhì)量和能量是不能被獨(dú)立開(kāi)來(lái)的，有質(zhì)量就會(huì)有能量，有能量就會(huì)質(zhì)量。舉個(gè)例子，我們知道，原子彈爆炸，反應(yīng)前后的質(zhì)量會(huì)發(fā)生損失，這部分質(zhì)量其實(shí)是以能量的形式釋放出來(lái)的，倘若我們把這部分能量收集起來(lái)，會(huì)發(fā)現(xiàn)恰好等于損失的質(zhì)量。這個(gè)質(zhì)量和能量的等價(jià)關(guān)系就可以用E=mc^2來(lái)表述。

而木材燃燒實(shí)際上是一個(gè)釋放能量的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)有許多的熱量產(chǎn)生。所以，夜晚點(diǎn)上篝火能取暖的原因就在這里。

按照愛(ài)因斯坦的質(zhì)能等價(jià)理論，我們就知道，這部分熱量其實(shí)也就是能量，他是對(duì)應(yīng)著質(zhì)量的，對(duì)應(yīng)關(guān)系就是：m=E/c^2。

其中m是損失的質(zhì)量，E是釋放的熱量，c就是光速。因?yàn)楣馑賑=3*10^8m/s，因此m=E/(9*10^16)，也就是說(shuō)，釋放出的熱量所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量很小很小。所以，我們才感受不到有這部分的質(zhì)量損失，但實(shí)際上這部分的質(zhì)量損失是存在的。

1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質(zhì)哪去了？

人類最偉大的成就是發(fā)現(xiàn)并學(xué)會(huì)了用火，從遠(yuǎn)古人用自然界的火種煮熟食物，驅(qū)趕野獸，到現(xiàn)代社會(huì)用火驅(qū)動(dòng)汽車與飛機(jī)，甚至飛向宇宙的火箭仍然在用火！

盡管火那么普遍使用，但吃瓜群眾卻有一個(gè)揮之不去的問(wèn)題，火是一種神奇的現(xiàn)象，煤炭用火燒過(guò)之后就剩下了一丟丟物質(zhì)，木頭燒完之后的灰燼一陣風(fēng)就消失了，而汽油居然連灰燼都沒(méi)有，說(shuō)好的質(zhì)量守恒呢？那些物質(zhì)都去哪了？

從燃素說(shuō)到氧化反應(yīng)

17世紀(jì)的煉金術(shù)士們也很想知道這神奇的燃燒到底是怎么回事，而此時(shí)正是一個(gè)從煉金術(shù)向化學(xué)科學(xué)轉(zhuǎn)變的年代，當(dāng)時(shí)的煉金術(shù)界大佬們都很認(rèn)同德國(guó)醫(yī)生貝歇爾提出燃素說(shuō)，燃燒就是易燃元素放出了燃素！確實(shí)這非常有道理，因?yàn)楫?dāng)時(shí)能找到的物質(zhì)，燃燒后質(zhì)量都變輕了，甚至有的消失不見(jiàn)，真的好有道理，居然無(wú)言以對(duì)！

到了十八世紀(jì)，有一位不信邪的法國(guó)著名化學(xué)家拉瓦錫，沒(méi)錯(cuò)那會(huì)已經(jīng)從煉金術(shù)發(fā)展到了化學(xué)！他在1784年重做波義爾的金屬燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，燃燒后的金屬化合物比原來(lái)的還要重，這讓燃素說(shuō)支持者有點(diǎn)慌，甚至還搬出了金屬燃燒反應(yīng)中帶有負(fù)質(zhì)量的說(shuō)法！

當(dāng)然拉瓦錫后來(lái)以無(wú)可辯駁的事實(shí)證明了大部分燃燒都是氧化過(guò)程，而且我們呼吸也是一個(gè)氧化過(guò)程，當(dāng)然也不是所有的燃燒都是氧化，比如鎂就可以在氮?dú)庵腥紵�，�?dāng)然這是一個(gè)比較廣義的燃燒。

另外俄國(guó)科學(xué)家羅蒙索夫在1756年的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量守恒定律，孤立系統(tǒng)中的任何化學(xué)反應(yīng)和低能量熱力學(xué)過(guò)程期間，反應(yīng)物或起始材料的總質(zhì)量必須等于產(chǎn)物的質(zhì)量

這是維基中的質(zhì)量守恒定義，比較嚴(yán)謹(jǐn)“孤立系統(tǒng)中的任何化學(xué)反應(yīng)和低能量熱力學(xué)過(guò)程期間”中，低能量很關(guān)鍵，下文中會(huì)做個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明。

木頭、煤炭和汽油，燃燒后都去哪了？

現(xiàn)在我們知道了大部分燃燒都是一個(gè)氧化過(guò)程，那么要回答燃燒后去哪的問(wèn)題前，我們必須要來(lái)了解下這些物質(zhì)的成分！

木頭的成分：主要是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素以及水分和少量的礦物鹽

煤炭：主要是碳以及少量的氧、氮與硫以及微量的磷、氟、氯和砷等元素

汽油：主要是C5～C12脂肪烴和環(huán)烷烴類，以及一定量芳香烴和硫化物。

木頭的纖維素以及半纖維素和木質(zhì)素的組成都是碳（44%）氫（6%）氧（42.5%）氮（0.5%以下）礦物質(zhì)（1%以下）。燃燒受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂解反應(yīng)，在不同溫度下產(chǎn)生的產(chǎn)物有所差別：

200℃主要生成形式是二氧化碳和水蒸氣以及甲酸乙酸以及各種易燃?xì)怏w，在200～280℃產(chǎn)生少量水汽及一氧化碳，在280～500℃，產(chǎn)生可燃蒸氣及顆粒；在500℃以上則主要是碳。

完全燃燒時(shí)大部分都是二氧化碳和水蒸氣，不完全燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，所以冬季千萬(wàn)不可以在家里生爐子，產(chǎn)生的一氧化碳會(huì)比氧更溶液和血液中的紅血球幾何，導(dǎo)致一氧化碳中毒！這些二氧化碳與水蒸氣等都隨風(fēng)飄走了，剩下的就是各種無(wú)法燃燒的礦物質(zhì)組成的灰分。

木材中的灰分比例大都不超過(guò)1%，草木灰分比稍高大約2%左右！一噸木材燃燒大約只留下10千克灰分，還有部分飛灰在燃燒過(guò)程中隨風(fēng)飄走了！

• 煤炭的燃燒過(guò)程

煤炭的燃燒過(guò)程比較復(fù)雜，但可以簡(jiǎn)單的為幾個(gè)階段：

• 水分蒸發(fā)階段：煤炭在加熱過(guò)程中會(huì)首先蒸發(fā)水分
• 揮發(fā)物燃燒階段：繼續(xù)加熱的煤炭會(huì)析出揮發(fā)物，包括氮、氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氫等氣體，另外還有一些復(fù)雜的有機(jī)化合物。
• 焦炭燃燒階段：煤炭中的揮發(fā)物燒完，剩下的就是物質(zhì)就是焦炭，煤炭燃燒的主要熱量就是在這個(gè)階段釋放。

這個(gè)反應(yīng)過(guò)程大致如下：

揮發(fā)份+O2 →CO2+H2O C+O2→CO2 S+O2→SOX（SO2）

完全燃燒反應(yīng) N+O2→NOX

揮發(fā)份 → CMHN C → CO 不完全燃燒反應(yīng) N → NH3

所以二氧化碳、水蒸氣以及硫化物和氮氧化物與氮?dú)浠�合物等，還有煤炭中無(wú)法燃燒或者燃燒后形成的固形物就是煤灰，包括硅、鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、硫、鉀、鈉等元素的氧化物與鹽類，因此煤灰也是可以利用的資源，比如用作用作水泥、砂漿、混凝土的摻合料，也可以生產(chǎn)石膏與陶瓷顆粒以及農(nóng)業(yè)與環(huán)保用途。

按灰分比例區(qū)分煤炭質(zhì)量

灰分并不是煤炭質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn)，但它是非常重要的指標(biāo)，因?yàn)槊夯曳峙c煤的發(fā)熱量密切相關(guān)，煤產(chǎn)品的灰分直接影響煤得利用效率，品質(zhì)優(yōu)良的灰分比例在5%以下！這些灰分就是最后跑不掉會(huì)留在爐膛里的煤灰。

• 汽油燃燒過(guò)程

汽油成分是己烷和辛烷，己烷的分子式是C6H14，辛烷的分子式是C?H??，完全燃燒時(shí)：

己烷燃燒：2C6H14+19O2=12CO2+14H20

辛烷燃燒：2C?H??+25O?---點(diǎn)燃-->16CO?+18H?O

理論上只有二氧化碳和水，完全沒(méi)有污染，但很抱歉，在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中高溫高壓以及惡劣的燃燒環(huán)境，會(huì)產(chǎn)生一氧化碳CO、碳?xì)浠�合物HC以及氮?dú)夂脱鯕饨Y(jié)合形成氮氧化物NOx，而其中的硫等成分則會(huì)形成硫化物

所以污染就是這么來(lái)的，當(dāng)然氣缸內(nèi)燃燒還有未燃燒的碳微粒形成積碳，而乙醇汽油則會(huì)形成乙酸腐蝕銅和鋁等金屬，還對(duì)機(jī)油有影響，不過(guò)乙醇汽油中都會(huì)加入腐蝕抑制劑防止腐蝕金屬。

離子推進(jìn)與核裂變和核聚變

液氫和液氧的火箭大家應(yīng)該都很清楚了，這燃燒反應(yīng)就生成水，液氧煤油也容易理解，至少它的燃燒原理和煤油燈也差不多，但有一種常見(jiàn)的有毒火箭燃料，比如偏二甲肼和四氧化二氮可能大家就有些不了解，它的反應(yīng)過(guò)程如下：

C2H8N2 + 2N2O4＝2CO2 + 4H2O + 3N2

這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，現(xiàn)在仍然有很多火箭在使用這種燃料，它的特征是會(huì)有紅黃色的煙霧！

龍飛船的逃逸火箭用的也是肼類燃料

另外現(xiàn)在深空發(fā)動(dòng)機(jī)中的離子推進(jìn)這些就不屬于化學(xué)燃燒的火箭了，這些將推進(jìn)劑加速到質(zhì)子和電子分離的電離狀態(tài)，然后將電子和質(zhì)子分別經(jīng)過(guò)不同的途徑加速排出發(fā)動(dòng)機(jī)，使得火箭獲得前進(jìn)的動(dòng)力，這種模式獲得尾流速度極高，因此可以用很少的燃料工作很久，使得火箭的比沖大大提高，也增加了火箭的燃料利用率！

核裂變是利用重原子核比如鈾-235被中子轟擊裂變，產(chǎn)生質(zhì)量虧損獲得巨大能量，此處的能量來(lái)源就必須要考慮質(zhì)能方程來(lái)計(jì)算了，因?yàn)楫a(chǎn)生的巨大的能量，和上文中的“低能量熱力學(xué)過(guò)程”無(wú)法同日而語(yǔ)了！盡管化學(xué)反應(yīng)也產(chǎn)生了能量，但由于能量太小，產(chǎn)生的質(zhì)量差異可以忽略！

重核裂變

比如1噸TNT爆炸時(shí)的質(zhì)量虧損大約為0.04655毫克，基本上就可以忽略！按比例來(lái)算，化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量虧損大概只有十億分之一到一千億十分之一左右。

最后還有一個(gè)所謂的氫燃燒，天文學(xué)家形容主序星階段就是氫燃燒階段，但這個(gè)過(guò)程并不是燃燒，而是氫的核聚變過(guò)程，和重核裂變相反，聚變是兩個(gè)輕原子核聚變成重原子核的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程同樣會(huì)釋放巨大的能量，而太陽(yáng)的能量正來(lái)自于此！

組成木頭最主要的元素就是碳元素，而我們都知道，碳是很容易和氧氣反應(yīng)，發(fā)生燃燒現(xiàn)象的，所以干燥的木柴很容易點(diǎn)燃。

碳和氧氣反應(yīng)燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳，而二氧化碳是氣體物質(zhì)，所以木材燃燒之后，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。當(dāng)然了，木材中還含有氫元素、以其他的無(wú)機(jī)微量元素。所以木材燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳水蒸氣，以及一小部分無(wú)機(jī)微量元素。其中二氧化碳和水蒸氣是氣體形式存在，所以燃燒后的木材，剩下的主要是一些無(wú)機(jī)微量元素。當(dāng)然了，碳元素往往并不是完全徹底燃燒的，有時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生一些類似于石墨的物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)混合著這些無(wú)機(jī)元素一起組成灰燼。所以木材燃燒后的質(zhì)量會(huì)極大的減少。其實(shí)這些減少的質(zhì)量主要是水蒸氣和二氧化碳。

木材的燃燒其實(shí)就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)是遵循質(zhì)量守恒定律的，即反應(yīng)前物質(zhì)的總量和反應(yīng)后物質(zhì)的總量是一樣的。只不過(guò)木材在燃燒的時(shí)候主要產(chǎn)物是氣體，所以剩下的燃燒的灰燼就顯得比較少。當(dāng)然了，由于這里的灰燼里還有很多無(wú)機(jī)元素，而這些無(wú)機(jī)元素正是很多植物所需要的微量元素，所以說(shuō)草木灰是不錯(cuò)的肥料。

1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質(zhì)哪去了？這并不符合我們所知的守恒定律啊，到底是怎么回事呢？

首先，我們先了解一下燃燒是什么，燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象。而且，燃燒的充分條件有三個(gè)，分別是：1.一定濃度的可燃物，2.一定的含氧量，3.一定的著火能量。

木頭的燃燒，其實(shí)就是木頭與氧氣發(fā)生的反應(yīng)，木頭是可燃物，氧氣是氧化劑。但木頭中不是所有的物質(zhì)都是能燃燒的，木頭中能燃燒的其他就是一些碳、氫和氧的化合物，在燃燒過(guò)程中變成了二氧化碳和水，水也是以水蒸汽的形式存在，所以都消散在空氣中了。

而不能燃燒的就是一些無(wú)機(jī)物，如：鉀、鈣、鎂等等，這些就會(huì)在燃燒過(guò)程中變成相關(guān)的化合物留了下來(lái)，就是我們看到的灰的主要成分。所以，有些人拿這些灰去種植東西，其實(shí)就是給植物補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽。

說(shuō)到這里應(yīng)該能理解了吧？剩下的1兩灰，就是不能燃燒的物質(zhì)，而消失的那9兩已經(jīng)變成了二氧化碳、水蒸汽等等，當(dāng)然燃燒發(fā)出的光和熱是也需要能量的，這些能量也是從這些消失的物質(zhì)中來(lái)的。

1斤木頭燃燒后只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質(zhì)哪去了？

遠(yuǎn)古人類在進(jìn)化發(fā)展的過(guò)程中找到了“火種”，并且學(xué)會(huì)了使用火來(lái)處理食物以及應(yīng)對(duì)其他野生動(dòng)物的威脅，火的使用大大加快了人類進(jìn)化的歷程。尤其是對(duì)食物的加熱處理，可以讓遠(yuǎn)古人類更好的吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)免受一些細(xì)菌病毒的侵?jǐn)_，這對(duì)于早期沒(méi)有任何醫(yī)療手段的老祖宗來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，某種意義上來(lái)講增加了人類的平均壽命。

可以說(shuō)人類使用火已經(jīng)二三十萬(wàn)年了，但實(shí)際上真正了解燃燒本質(zhì)，還是在最近幾百年間。一斤的木頭燃燒后質(zhì)量損失，僅剩下很少的草木灰，而對(duì)于丟失的那部分質(zhì)量人類一直無(wú)法準(zhǔn)確的掌握，最開(kāi)始提出的是“燃素假說(shuō)”，這個(gè)學(xué)說(shuō)延續(xù)了能有一個(gè)世紀(jì)。當(dāng)然我們現(xiàn)在已經(jīng)知道這個(gè)假說(shuō)是錯(cuò)誤的。

燃素假說(shuō)認(rèn)為物質(zhì)可以燃燒是因?yàn)槲镔|(zhì)中含有可燃的要素，并且它們是氣體形式的，當(dāng)然少的時(shí)候它們進(jìn)入空氣并且和空氣結(jié)合，從而發(fā)光和發(fā)熱，這也可以很好的解釋燃燒后質(zhì)量減少的問(wèn)題。這種假說(shuō)把燃燒的本質(zhì)完全歸納成燃素，只要是能燃燒的物質(zhì)失去燃素之后就會(huì)變成灰燼，即使是金屬也不例外。

但是隨著發(fā)展和燃燒現(xiàn)象越來(lái)越多，燃素學(xué)說(shuō)也逐漸的被動(dòng)搖。十八世紀(jì)俄國(guó)化學(xué)家洛蒙諾索夫改變了思路，他在密閉容器中進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)燃燒前后密閉容器的總質(zhì)量是沒(méi)有變化的，并且這個(gè)實(shí)驗(yàn)很多其它化學(xué)家也嘗試去做過(guò)，結(jié)果都是一樣，在這里燃素學(xué)說(shuō)逐漸的被更多人所質(zhì)疑，氧化反應(yīng)被更多人所理解接受，那就是燃燒是需要額外的氧氣，一種物種變成另外一種物質(zhì)，但是總質(zhì)量并不會(huì)發(fā)生改變。

在此之后質(zhì)量守恒取代了燃素學(xué)說(shuō)，在一個(gè)孤立系統(tǒng)中燃燒前后的質(zhì)量是不會(huì)發(fā)生改變的，那么日常生活中所看到的一斤木頭燃燒剩下一兩的灰看起來(lái)質(zhì)量減少了，但如果把整個(gè)地球看成是一個(gè)孤立系統(tǒng)，那么這樣的燃燒反應(yīng)質(zhì)量也是不會(huì)減少的。木頭中的主要元素是碳、氫、氧，占據(jù)比例超過(guò)90%，最后經(jīng)過(guò)燃燒大部是和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣體，如二氧化碳、一氧化碳等等，而剩下的灰燼主要是一些無(wú)機(jī)鹽等。

所以說(shuō)1斤的木材發(fā)生燃燒，剩下1兩的草木灰，損失掉的質(zhì)量都變成氣體進(jìn)入大氣層了，但如果在密閉容器中發(fā)生這樣的反應(yīng)氣體無(wú)法逃脫，最后的質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后是守恒的。

當(dāng)然如果繼續(xù)深追的話還需要考慮到愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，宇宙中最本質(zhì)的就是物質(zhì)和能量，而愛(ài)因斯坦認(rèn)為某種意義上來(lái)講物質(zhì)和能量是等價(jià)的。燃燒反應(yīng)中必然會(huì)釋放熱量，其實(shí)這也就意味著質(zhì)量的減少，當(dāng)然一般我們都認(rèn)為可以是忽略不計(jì)的，對(duì)于燃燒反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒就是正確的，如果更嚴(yán)謹(jǐn)一些可以說(shuō)成是質(zhì)能守恒。

并且也完全可以從微觀角度來(lái)理解，在整個(gè)燃燒反應(yīng)的過(guò)程中，最多是微觀粒子分離重新組合的一個(gè)過(guò)程，但是并不會(huì)影響到原子。也就是說(shuō)化學(xué)反應(yīng)前后各個(gè)原子的總個(gè)數(shù)是不會(huì)變化的，只不過(guò)發(fā)生了重新分配組合，這也是你在化學(xué)課上學(xué)習(xí)到的化學(xué)反應(yīng)方程式配平的核心。

文/科學(xué)黑洞，圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)侵刪。

1斤木頭燃燒后只剩下不到一兩的灰，那9兩多的物質(zhì)去哪里了呢？這個(gè)問(wèn)題其實(shí)咱們的初中化學(xué)老師已經(jīng)給咱們解釋過(guò)了。

燃燒因該是人類最早掌握的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)吧！人類會(huì)使用火后，人類就一步步的走進(jìn)文明�，F(xiàn)在來(lái)看，燃燒是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)。它是可燃物和空氣中的氧氣發(fā)生的一種劇烈的發(fā)光發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)。咱們一起來(lái)回顧一下在初中時(shí)候?qū)W過(guò)的化學(xué)知識(shí)，探討一下這個(gè)問(wèn)題。

我們先來(lái)了解一下木頭的主要成分是什么？木頭的主要成分是纖維素。纖維素的分子式是（C6H10O5）n。因此木頭的主要成分是碳?xì)溲跞�種化學(xué)元素。木頭的燃燒其實(shí)就是木頭中的纖維素和空氣中的氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。它的化學(xué)反應(yīng)方程式是這樣的：

(C6H10O5)n+6nO2==燃燒==6nCO2+5nH2O

從這個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式中我們可以看出，木頭（纖維素）在燃燒后變成了二氧化碳和水。二氧化碳在常溫下是無(wú)色無(wú)味的氣體。木頭中的碳變成二氧化碳跑到空氣中了。而木頭中的氫元素也在燃燒的過(guò)程中變成了水蒸氣散發(fā)到空氣中了，我們也覺(jué)察不到。因此我們會(huì)覺(jué)得木頭在燃燒后大部分木頭就像憑空消失了一樣。

不過(guò)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這1斤木頭在燃燒后并沒(méi)有完全消失。木頭燃燒后還會(huì)剩下一些灰燼。這些灰燼是什么呢？這些是木頭中的無(wú)機(jī)鹽分。它們是木頭中不能燃燒的部分。這些灰燼是固體的，我們也能夠看得到。因此我們的直覺(jué)告訴我們，木頭燃燒后變成了灰燼。

如果我們是在一個(gè)密閉的系統(tǒng)中燃燒這一斤木頭的話就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)的總質(zhì)量在燃燒前后是不會(huì)發(fā)生變化的。這就叫質(zhì)量守恒定律。

所以，木頭燃燒后物質(zhì)并沒(méi)有消失，它只是變成了我們看不到的二氧化碳和水蒸氣跑到空氣中去了。

這是個(gè)很有趣的話題。木頭在日常生活中尤為常見(jiàn)，家具或是植被是最為常見(jiàn)的，也是最易燃燒的物質(zhì)之一。

回歸正題，1斤的木頭燃燒后為什么剩下不到一兩的灰呢？如果這個(gè)數(shù)據(jù)可靠的話，9兩的東西變成了水和二氧化碳、一氧化碳之類的小分子化合物揮發(fā)到空氣中。

為什么這樣說(shuō)呢？首先得從木頭的成分及燃燒機(jī)理分析。木頭從元素的微觀上講，主要元素為C、H、O，以及少量的Ca、P、N、K等元素。從成分的宏觀上講，木頭主要為木纖維，有的木頭呢還含有大量的木素（芳香烴類，所以有的木頭聞起來(lái)有香味） 。這些東西也可統(tǒng)稱為碳水化合物，本身屬于易燃燒的。比如，以簡(jiǎn)單的碳來(lái)講，燃燒過(guò)程中的反應(yīng)為：

C+O2→CO+CO2↑

若以碳水化合物（CxHyOz為簡(jiǎn)寫(xiě)） 燃燒呢，也可統(tǒng)一如下反應(yīng)：

CxHyOz+O2→CO2↑+H2O

從上面的化學(xué)反應(yīng)可以看出，木頭這類碳水化合物經(jīng)過(guò)燃燒后，主要變成了CO2和H2O，也就是我們常見(jiàn)的二氧化碳和水。當(dāng)然，木頭里的少量Ca、P、N、K等也是可以參與反應(yīng)的，但該元素本身最后還是殘存于燃燒的灰燼里。（這里就不細(xì)說(shuō)這些微量元素了）

如果還是不能太理解的話， 可以這樣一步步理解。比如木頭剛開(kāi)始還是挺重的，隨著木頭的風(fēng)化，木頭會(huì)逐漸變輕，輕的原因很容易理解就是因?yàn)樗�分的蒸發(fā)。小時(shí)候日常生活中用的煤球，經(jīng)燃燒后變的最后重量減輕了一大半，原因就是碳的燃燒，隨之轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兿胍�的熱能�?/p>

木頭最后燃燒的灰燼，也就變成了我們常說(shuō)的草木灰，主要為含有Ca、P、K等元素的無(wú)機(jī)鹽類，也是一種天然的用于養(yǎng)花或經(jīng)濟(jì)作物的肥料。

因此，木頭經(jīng)過(guò)燃燒之后，大部分就轉(zhuǎn)換為了二氧化碳和水，不可燃燒的灰燼就變?yōu)椴菽净�，這也就是為什么一斤木頭燃燒之后剩下灰只有9兩的原因。

感謝大家的閱讀，點(diǎn)擊關(guān)注走向科普不迷路，大家有需要科普什么的可以私信我，我會(huì)盡力給大家科普冷門(mén)小知識(shí)的。

燃燒是劇烈的化學(xué)變化，可燃物被氧氣氧化分解，變成小分子無(wú)機(jī)物回歸自然界，物質(zhì)帶 總量并每減少，1斤木頭燃燒剩下的1兩灰就是木頭中難以燃燒的礦物質(zhì)等組成成分。

地球生物總體上是碳基組成，主要由糖、蛋白質(zhì)、核酸、維生素、礦物質(zhì)、水等成分組成，除了礦物質(zhì)和水，其余成分皆是由碳為骨架組成的有機(jī)物，糖用于供能、核酸翻譯產(chǎn)生蛋白，蛋白執(zhí)行生理功能，維生素是很多生理過(guò)程中的中間產(chǎn)物或者反應(yīng)物，無(wú)機(jī)鹽可以和各類有機(jī)物結(jié)合，能夠改變蛋白核酸等的空間構(gòu)象，使得其功能適應(yīng)生理活動(dòng)隨時(shí)變化；水為生物的生命活動(dòng)提供了廣泛的溶液環(huán)境，在溶液中物質(zhì)的碰撞反應(yīng)更加迅速和平穩(wěn)。碳基有機(jī)物的特征是即穩(wěn)定又相對(duì)活躍，無(wú)論是蛋白質(zhì)、維生素還是核酸，大多時(shí)候是穩(wěn)定的，但在較高能量的沖擊之下就會(huì)改變構(gòu)造，如果能量過(guò)于強(qiáng)烈則會(huì)燃燒。

碳基物質(zhì)的組成是木頭燃燒的基礎(chǔ)，在高溫狀態(tài)下，木頭中最先消散的是水分，即便是我們認(rèn)為已經(jīng)曬干的物質(zhì)中也還有水以結(jié)合水的形式存在于木頭間隙中，加熱可以促進(jìn)這部分水的逸散。一旦木頭足夠干燥、外界的溫度超過(guò)木頭的燃點(diǎn)，木頭就會(huì)燃燒。有趣的是燃燒并不是發(fā)生在木頭內(nèi)部，而是發(fā)生在木頭表面，相當(dāng)于可燃物先“汽化”，然后和氧氣充分混合燃燒，外界超越物質(zhì)燃點(diǎn)的高溫?zé)嵩磿?huì)促使物質(zhì)更快地分子活動(dòng)，使得可燃物分子更多地向空氣中逸散，然后和氧氣的接觸十分密切，在高溫下氧氣迅速地徹底氧化有機(jī)物，伴隨著發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象。生物的主要組成元素氫氮磷等都可以在燃燒中轉(zhuǎn)換為小分子氣體物質(zhì)，或者生成熔點(diǎn)更高的無(wú)機(jī)物。

燃燒冒出的煙中也有很多不燃的炭黑等物質(zhì)，還存在木頭不完全燃燒的焦油等，因?yàn)槿紵�的產(chǎn)熱，形成局部的大氣環(huán)流，火焰被上升氣流拖拽向上飄，看起來(lái)違反了重力，其實(shí)只是局部的氣體循環(huán)產(chǎn)生的升力超過(guò)了物質(zhì)受到的重力。在煙氣中甚至能檢測(cè)出3000多種物質(zhì)，不過(guò)生物主要的組成元素是碳?xì)溲醯�硫等，燃燒過(guò)程中大部分質(zhì)量會(huì)分散為小分子。以往農(nóng)村柴鍋鍋底會(huì)就是煙氣中所含物質(zhì)積累而成。