火(ひ)とは、熱と光を出す現象。
化学的には物質の燃焼(物質の急激な酸化)に伴って発生する現象、あるいは燃焼の一部と考えられている現象である。
火は熱や光と共に様々な化学物質も生成する[1]。気体が燃焼することによって発生する激しいものは炎と呼ばれる。煙が熱と光を持った形態で、気体の示す一つの姿であり、気体がイオン化してプラズマを生じている状態である[2]。燃焼している物質の種類や含有している物質により、炎の色や強さが変化する。 (→#火の構造、しくみ)
人類の火についての理解は大きく変遷してきている。象徴的な理解は古代から現代まで力を持っている。また理知的には古代ギリシアにおいては4大元素のひとつと考えられた。西欧では18世紀ころまでこうした考え方はされた。18世紀に影響力をもったフロギストン説も科学史的に重要である。(→#火の理解史)
人類は調理、暖房、合図として、また動力源としても火を利用してきた。(→#火の利用・用途)
火は火災を引き起こし、燃焼によって人間が物的損害を被ることがある。また、世界的な生態系にも影響する重要なプロセスである。火はある面では生態系を維持し、生物の成長を促す効果を持つ。また、火は水質・土壌・大気などを汚染する原因という側面もある[3]。
[編集] 火の理解史
人類は火を様々に理解してきた。
火を信仰の対象とする宗教もある。古代世界において火は神格化され、畏敬の対象とされた[4]。例えばインド神話におけるアグニがある。 また拝火教という異名を持つゾロアスター教もある。日本でもお盆の送り火(京都市の五山送り火が有名)のような例がある。信仰の場以外でも、例えばキャンプファイヤーなど多くの行事、象徴的な場などで火は用いられている。現代でも火は象徴としての力を持ち続けている。(→#象徴としての火)
前6世紀、ヘラクレイトスは、流転する世界の根源に火を位置づけ、魂を神的な火とみなした。前5世紀のエンペドクレスは、火を四元素のうちのひとつとした。デモクリトスは、魂と火を同一視し、原子は無数あるとしつつ、「球形のものが火であり、魂である」とした。 アリストテレスの『自然学』において、火は四元素のひとつと位置づけられていた。古代ギリシャ哲学の流れを汲むイスラム科学でも火は元素の1つであると考えられた。(また中国の哲学でも類似の考えかたがされていた)。18世紀ころまでのヨーロッパでも、おおむね主にアリストテレスの『自然学』における火の理解のしかたを継承したと考えてよい。ただし、他方で錬金術においては、火は物質や物質に仮託された精神の統合や純化を促す力、と考えられていた[5]。
18世紀になると、多くの思想家は、熱や光に火の本質を求めようとした[6]。カントは、温度上昇を火の元素の移動と関連付けて理解した。
ゲオルク・エルンスト・シュタールは、火というのは可燃性の原質「フロギストン」によって起きていると考え1697年の著書『化学の基礎』でこれを表明した。この説(フロギストン説)は多くの人々に支持され最大の影響力を持っていた。同説に対抗する諸説はあったが、18世紀末にラヴォアジエが行った批判や同氏の理論の説得力などにより、燃焼を酸素との結合現象とする説を採用する人が増え主流となってゆくことになった。
[編集] 火の構造、しくみ
火は炎心と内炎と外炎によって構成されている。 最も明るいのは内炎である。これは、炭素(すす)が最も多く含まれているためである。 最も熱いのは、外炎である。これは、酸素と最も多く接触しているためである。 また、内炎は、不完全燃焼をおこしている。
近年では「燃焼によって解放されたエネルギーのために、燃焼している物体(や気体)は発光する」と説明することがある。
[編集] 燃焼
詳細は「燃焼」を参照
火が点火するには、可燃物、酸素ガスのような酸化剤、それらの混合物が引火点を越えるための熱が必要である。そして火が燃焼し続けるには連鎖反応を生み出すよう酸素が連続的に供給される必要がある。火はこれらの要素が揃わない環境では存在しない。燃料と酸素だけでなく、触媒が必要な場合もある。触媒はそれ自体が燃焼するわけではないが、化学反応を促進する役目を果たす。
火が点火すると、燃焼によって発生した熱エネルギーがさらなる燃焼を起こす。火が燃え続けるには燃料と酸素の継続的な供給が必須となる。
火を消すには、上述の要素のいずれかを取り除けばよい。例えば天然ガスの火を消すには以下のいずれかを行えばよい。
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