古代神话中有普罗米修斯盗天火以救人类的故事,火对于人类生存发展的重要意义可见一斑。而人类使用火的历史也有几十万年了,火为人类的智能及体能的增长提供了必不可少的条件。但是,火如何燃烧?这一点却长期困扰着人们,围绕火亦产生了诸多科学与不科学的猜测。
在亚里士多德所提出的四元素说中,火曾作为一种元素被提出来。古印
度通讯古代中国都有相类似的说法。在当时的科学不发达的条件下,人们是难对火再进行深究的。在古代,火被看作一切事物中最积极、最活跃、最能动、最容易变化的东西。
自从十字军远征以来,欧洲的工业有了巨大的发展,形成了许多工业基地。在很多工业中都广泛地使用着火,这样使用火的范围日益扩大。不同的物质可燃性的大小、产生温度的高低以及金属煅烧后变成灰烬并且会增加的重量等等问题,在这时很自然地引起了人们的重视和思考。特别是17世纪之后,火在使物质发生化学变化的新技术中更加不可缺少,因而人们迫切需要了解燃烧的本质以提高燃烧的效果。但是,当时的炼金士的神话和经学家的空谈无法满足这些问题的解答。
17世纪末,欧洲开始流传一种燃烧本质的学说“燃素说”,该学说在此后的100多年以来一直流传很广并占有统治地位。
在燃素说提出之前,已经有人对燃烧现象进行了仔细的研究并且发出了许多议论。15世纪时,意大利人达·芬奇曾有这样的发现:在燃烧时,若无新鲜空气补充,则燃烧就不能继续进行,表明燃烧与空气的存在与否有着必然的联系。1630年,法国人雷伊进一步发展,金属锡和铅经煅烧后就增加了重量。他将这一现象解释这空气凝结于锡烬,如同干燥的沙吸收水分而变重一样。1664年,英国化学家胡克认为火焰是引起化学作用的混合气体。胡克忽视了空气在燃烧中的作用,他仍相信燃烧时,物体中有炼金士所谓的燃烧“硫素”放出。
17世纪下半叶,形而上学、机械唯物论的自然基本形成,不可再分的物质微粒和机械的力成人们解释自然现象的基础。在这一时期,人们往往在解释各种现象时不自觉地运用“某某力”或“某某素”这样的名词。英国化学家波义耳在这里也提出了自己对燃烧本质的看法,他认为火应当是一种实实在在的,由具有重量的“火微粒”所构成的物质元素。依据此点,植物、燃料在燃烧时,它们的极大部分都变成火素散失在空气中去了,只留下了同原物体本身的重量相比微不足道的灰烬。
1603年,波义耳在做一些金属的煅烧实验。他将铜、铁、铅、锡等金属放在密闭的容器内进行煅烧,再仔细定量地研究它们在煅烧后增重的情况。最后,波义耳认为,在金属被煅烧时,从燃料中散发出来的火微粒,穿过容器壁,钻进了金属,并与它们结合而形成了比金属本身重的煅灰。他用下式对金属煅烧后的增重现象进行解释:
金属+火微粒=煅灰
但是,波义耳没有在此基础上继续进行更深入的研究,最终丧失了一次很好的在对火及燃烧现象的认识方面取得较大突破的机会。波义耳忽略了考察与金属密切接触的空气的变化情况,这一观察上的片面性,使他未能正确提示火和燃烧现象的奥秘。
1674年,英国医生梅猷曾发表了他对燃烧现象的见解,他的见解在当时是相当先进的。他利用小动物进行实验,他将燃烧的蜡烛和一只小老鼠放在水面上,然后分别在两者上部罩一烧瓶。他发现瓶中的空气体积逐渐减少,他认为其中一部分物质被燃烧和呼吸消耗掉了,剩余气体经他测量得知比空气稍轻。之后,他又在实验中发现火药在水下仍能燃烧。于是,他认为,在硝石中也存在着那种空气中的助燃成分,他称之为“硝气精”。
以上几种关于燃烧的见解在当时只是个别科学家所具有的,大多数人仍认为物质在燃烧时有某种东西从中逃走了。但是,这几种见解为以后燃素说的提出奠定了一定的基础,积累了一定的资料。