ما هي ألوان النار وما مدى سخونتها؟

عندما تفكر في حريق نموذجي يتم التحكم فيه ، مثل نار المخيم أو النار ، فربما تتعلق العديد من الصفات التي تتبادر إلى الذهن بالحرارة ودرجة الحرارة: حار. هدير. تحميص. من ناحية أخرى ، قد يكون لديك عدد من مرات الظهور المرئية أيضًا: متألق. متلألئ. الرقص.

نحن فقط الألوان تظهر في مجموعة متنوعة من درجات الألوان والشدة وعلى الوسائط المادية مثل الرسم والملابس ، ويمكنها أيضًا تقديم نفس النطاق الظاهر من "النكهات" المرئية عندما يكون الوسيط هو ما تعرفه إطلاق النار. هذا منطقي ، لأن النار عادلة... ضوء ساخن حقًا. أو هو؟

كما يحدث ، ترتبط الألوان التي تراها في النار بدرجة حرارة النار ، بحيث يمكنك توقعها لرؤية ألوان معينة في كثير من الأحيان في لهيب أكثر سخونة وأخرى عندما تبدأ الأشياء في الطهي أو الاحتضار خارج. لكن الموقف أكثر تعقيدًا من ذلك لأن ما يحترق بالضبط في حريق معين يؤثر أيضًا على عرض الألوان في المزيج المشتعل.

ما تراه كضوء هو في الواقع إشعاع كهرومغناطيسي (EM) ، والضوء المرئي هو واحد من عدد من أنواع الكهرومغناطيسية ولا يشغل سوى جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله. تتميز موجات EM بطول موجي ، والمسافة بين النقاط المتناظرة على طول موجة EM الرسومية ، والتردد ، وعدد الأطوال الموجية في الثانية التي تمر بنقطة ثابتة.

• نتاج الطول الموجي (λ) و التردد (ν) للموجة الكهرومغناطيسية هي دائمًا سرعة الضوء ج (3

  × 10⁸ م / ث) بغض النظر عن نوع الموجة EM.

نطاق الأطوال الموجية أقل من حوالي 440 نانومتر (4.4 × 10⁷ م) تشمل موجات الراديو في النهاية المنخفضة ، ثم الموجات الدقيقة. فوق حوالي 7 × 10⁷ م ، تظهر الأشعة السينية وأشعة جاما ؛ هذه لها ترددات عالية وترتبط بطاقة أعلى نتيجة لذلك. هذا له آثار على الألوان التي شوهدت متوهجة في اللهب.

طيف الضوء المرئي نفسه (4.4 × 10⁷ حتى 7 × 10⁷ م) يشمل الإشعاع الذي تدركه العين البشرية على أنه بالترتيب الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي (المشهور "روي جي. بيف "من فصول العلوم بالمدارس الابتدائية) كما سترى ، ينتقل هذا الأمر إلى النار ، وإن كان ذلك بإخلاص غير كامل.

السبب في أن معظم الحرائق التي من المحتمل أن تراها على الأرض هي أن نوعًا ما من المواد يخضع للاحتراق ، وهذا يتطلب وجود غاز الأكسجين (O₂). يمكن لعوامل مختلفة أن تؤثر على مدى سخونة اللهب ، بما في ذلك طبيعة المادة (من الواضح أن البنزين يحترق جيدًا ؛ الماء ، ليس كثيرًا) وما إذا كان يتم "تغذيته" بمزيد من المواد والأكسجين أثناء اشتعال النار.

الحرارة لديها وحدات طاقة ويمكن تصورها على أنها كمية تنتقل من مناطق ذات كثافة أعلى إلى مناطق ذات كثافة أقل ، كما هو الحال مع الانتشار البسيط للجزيئات. الضوء والحرارة كلاهما (مرغوب فيه بشكل عام!) نتاج الحرائق ، وكما لوحظ أعلاه ، ترتبط موجات الضوء بالطاقة بما يتناسب مع ترددها. تؤدي هذه التذبذبات الأسرع إلى تحرير أكبر للحرارة ، وهذا بدوره يرتبط بارتفاع درجات الحرارة داخل اللهب وبالقرب منه.

تنتج العديد من المواد ألوانًا مميزة عند الاحتراق. على سبيل المثال ، عنصر الصوديوم ، الذي يتحد مع الكلور لتكوين ملح عادي (NaCl) ، ينتج لونًا برتقاليًا ساطعًا عند الاحتراق. يوجد الصوديوم في معظم أنواع الخشب ، لذلك سيكون من غير المعتاد تجميع نار من الأغصان والعصي المعتادة وعدم ظهورها على الأقل بعض اللون البرتقالي أو الأصفر الداكن.

ال أزرق غالبًا ما تُرى في لهيب الخشب يأتي من عنصري الكربون والهيدروجين ، اللذين ينبعثان من الضوء في الطرف العلوي من طيف الضوء المرئي ، وبالتالي يخلقان درجات اللون الأزرق والبنفسجي. من المعروف أن النحاس المعدني يتحول إلى اللون الأخضر إذا تعرض للهواء لفترة كافية ؛ تخلق مركبات النحاس ألوانًا خضراء أو زرقاء عند حرقها. الليثيوم المعدني ، لتقريب طيف قوس قزح بأكمله بشكل فعال داخل هذا القسم الواحد ، يحترق باللون الأحمر.

• في وسط نار شديدة الحرارة ، قد ترى وهجًا برتقاليًا باهتًا أو حتى مساحة مظلمة مثيرة للفضول. هذا هو المعروف باسم إشعاع الجسم الأسود، وهي سمة من سمات درجات الحرارة العالية جدًا (على سبيل المثال ، إنها سمة من سمات النجوم). تقدم المعادن التي يمكن أن تسخن المزيد من التقدم من خلال الألوان الأخرى لهذا النوع من الإشعاع (أي نحو النهاية البنفسجية للطيف المرئي).

الآن ، أنت تطبخ! لذا ، قبل إلقاء نظرة على الألوان التي يمكن توقعها من الحرائق المشتعلة عند درجة حرارة معينة ، إنها من المفيد معرفة نطاق درجات الحرارة الناتجة عن أنواع الحرائق التي قد تواجهها وتفحصها الألوان. بعد كل شيء ، هذه ليست معلومات يحتفظ بها معظم الناس داخل رؤوسهم أو في مكان ما في متناول اليد على هواتفهم الذكية.

شعلة الشمعة النموذجية لها قلب خارجي يحترق عند ما يقرب من 1400 درجة مئوية (حوالي 2500 درجة فهرنهايت) بينما يحترق قلب الشعلة عند 800 درجة مئوية (1450 درجة فهرنهايت). هذه درجات حرارة غير عادية لمثل هذا اللهب الصغير! وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تصل درجة حرارة جدران الفرن المنزلي إلى حوالي 500 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت) ؛ وهذا يعني أن درجة حرارة الخبز أو الشوي لا تصل إلا إلى حوالي نصف تلك الموجودة في المعدن في الجدران.

إذا كان لديك مدفأة في منزلك وتريد تدفئة يديك على مسافة سرية ، فإن اللهب الذي يوفر الحرارة ينطلق بعيدًا عند حوالي 600 درجة مئوية (1100 درجة فهرنهايت). يمكن أن تصل درجة حرارة النار التي يتم إشعالها بالفحم والخشب إلى 1100 درجة مئوية (2000 درجة فهرنهايت) ، كما يمكن أن تصل درجة حرارة موقد بنسن المختبر. بطبيعة الحال ، فإن درجة حرارة الشمس الداخلية البالغة 2،000،000 درجة مئوية (3،600،000 درجة فهرنهايت) تجعل كل هذه القيم تبدو تافهة إلى حد ما.

كما تعلمت ، يؤثر كل من نوع المادة التي يتم حرقها في النار ودرجة حرارة الحريق على الألوان التي تراها منتجة. أيضًا ، كما يوضح مثال درجتي حرارة الشموع المختلفتين اختلافًا كبيرًا ، فإن أي حريق يكاد يكون من المؤكد أن تحتوي على مجموعة من درجات الحرارة بداخلها (شرح كمية كبيرة من اختلاف اللون في بعض الأحيان ملاحظ).

عندما يتم تسخين شيء ما ، فإنه يتحول أولاً إلى غاز (شيء لا يمكنك ملاحظته عادةً). ثم تتفاعل جزيئات الغاز هذه مع الأكسجين إذا كانت في الواقع جزيئات قابلة للاحتراق. سيكون من المعتاد رؤية حريق يتكون من مادة موحدة ويتم تسخينه بطريقة مسيطر عليها ضارب إلى الحمرة ، ثم البرتقالي وأخيراً لهب أصفر لامع ، مما يدل على زيادة الطاقة والحرارة صدر.

إذا قمت بإضاءة شمعة ودرستها عن كثب ، فمن المحتمل أن تلاحظ أن جزءًا كبيرًا من اللب الخارجي أزرق ، وهو شيء لا يُرى كثيرًا في المواقد ، على سبيل المثال. بالنظر إلى الاختلافات في درجات الحرارة المعطاة لهذه الحرائق ، فإن هذا ليس مفاجئًا على الإطلاق.

بينما تختلف المصادر إلى حد ما ، فمن الممكن إنشاء مخطط موثوق بدرجة كافية يوضح العلاقة بين درجة حرارة اللهب ولون اللهب عبر طيف الضوء المرئي.

• الأحمر الداكن (أول توهج مرئي): 500 إلى 600 درجة مئوية (900 إلى 1100

  درجة فهرنهايت) * أحمر باهت: 600 إلى 800 درجة مئوية (1100 إلى 1650

  درجة فهرنهايت) * أحمر كرزي ساطع: 800 إلى 1000 درجة مئوية (1650 إلى 1800

  درجة فهرنهايت) * برتقالي: 1000 إلى 1200 درجة مئوية (1800 إلى 2100

  درجة فهرنهايت) * أصفر ساطع: 1200 إلى 1400 درجة مئوية (2100 إلى 2500

  درجة فهرنهايت) * أبيض: 1400 إلى 1600 درجة مئوية (2500 إلى 2900

  درجة فهرنهايت)

درجات الحرارة العالية بما يكفي لإنتاج اللهب الأزرق غير معتادة في حرائق المخيمات ، ولهذا السبب غالبًا ما تُرى عند استخدام المعادن ، كما هو الحال في اللحام ،