Jaké jsou barvy ohně a jak jsou horké?

Když myslíte na typický řízený oheň, jako je táborák nebo táborák, mnoho adjektiv, která vám přijdou na mysl, se pravděpodobně týká tepla a teploty: Horký. Řvoucí. Pražení. Na druhou stranu můžete mít také řadu vizuálních dojmů: Šumivé. Třpytivý Taneční.

Stejně jako barvy objevují se v různých odstínech, intenzitách a na fyzických médiích, jako je malba a oděv, mohou také představovat stejnou zjevnou škálu vizuálních „chutí“, když médium je to, co znáte jako oheň. To dává smysl, protože oheň je spravedlivý... opravdu horké světlo. Nebo je to?

Barvy, které vidíte v ohni, korelují s teplotou v ohni, takže můžete očekávat vidět určité barvy častěji v žhavějších plamenech a jiné, když se věci teprve vaří nebo umírají ven. Situace je ale komplikovanější, protože přesně to, co v daném ohni hoří, má také vliv na zobrazení barev v plamenné směsi.

To, co vidíte jako světlo, je ve skutečnosti elektromagnetické záření (EM), viditelné světlo je jedním z mnoha typů EM a zabírá jen malý zlomek celého EM spektra. EM vlny jsou charakterizovány vlnovou délkou, vzdáleností mezi odpovídajícími body podél grafované EM vlny a frekvencí, počtem vlnových délek za sekundu procházejícím pevným bodem.

• Produkt z vlnová délka (λ) a frekvence (ν) EM vlny je vždy rychlost světla c (3

  × 10⁸ m / s) bez ohledu na typ EM vln.

Rozsah vlnových délek pod asi 440 nanometrů (4,4 × 10⁷ m) zahrnuje rádiové vlny na dolním konci a poté mikrovlnné trouby. Nad asi 7 × 10⁷ m, objeví se rentgenové a gama paprsky; tyto mají vysoké frekvence a jsou ve výsledku spojeny s vyšší energií. To má důsledky pro barvy viděné v plamenech.

Samotné spektrum viditelného světla (4,4 × 10⁷ až 7 × 10⁷ m) zahrnuje záření vnímané lidským okem jako v pořadí červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigo a fialová (slavný „Roy G. Biv "hodin přírodovědných předmětů na základní škole). Jak uvidíte, tento řád se přenáší do ohně, i když s neúplnou věrností.

Důvodem, proč většina požárů na Zemi pravděpodobně uvidíte, je to, že nějaký druh materiálu prochází spalováním, což vyžaduje přítomnost plynného kyslíku (O₂). Jak horký plamen hoří, mohou ovlivnit různé faktory, včetně povahy materiálu (benzín hoří velmi dobře; voda, ani ne tak moc) a zda je při růstu ohně „poháněno“ více materiálem a kyslíkem.

Teplo má jednotky energie a lze jej chápat jako množství, které se pohybuje z oblastí s vyšší hustotou do oblastí s nižší hustotou, jako u jednoduché difúze molekul. Světlo a teplo jsou oba (obecně žádoucí!) Produkty požárů a jak je uvedeno výše, světelné vlny jsou spojeny s energií v poměru k jejich frekvenci. Tyto rychlejší oscilace mají za následek větší uvolňování tepla, což je zase spojeno s vyššími teplotami uvnitř a v blízkosti plamene.

Mnoho materiálů vytváří při vypalování charakteristické barvy. Například prvek sodík, který kombinuje s chlorem za vzniku obyčejné soli (NaCl), vytváří při spalování jasně oranžovou barvu. Sodík se nachází ve většině druhů dřeva, takže by bylo neobvyklé sestavovat oheň z obvyklých větví a tyčinek a nechat jej nevykazovat alespoň nějakou oranžovou nebo tmavě žlutou barvu.

The modrý často viděný v dřevěných plamenech pochází z prvků uhlík a vodík, které vyzařují světlo na horním konci spektra viditelného světla a vytvářejí tak modré a fialové odstíny. Je známo, že kovová měď zezelená, pokud je dostatečně dlouho vystavena vzduchu; sloučeniny mědi vytvářejí při spalování zelené nebo modré barvy. Kovové lithium, které efektivně završuje celé duhové spektrum v této jedné sekci, hoří červeně.

• Ve středu velmi horkého ohně můžete vidět matně oranžovou záři nebo dokonce zvědavý temný prostor. Toto je známé jako záření černého těla, a je charakteristická pro velmi vysoké teploty (například je to vlastnost hvězd). Kovy, které se mohou zahřívat ještě více, postupují jinými barvami tohoto typu záření (tj. Směrem k fialovému konci viditelného spektra).

Nyní vaříte! Než se tedy podíváme na to, jaké barvy lze očekávat od požárů hořících při dané teplotě, je to užitečné znát rozsah teplot produkovaných v různých druzích požárů, se kterými se můžete setkat a hledat barvy. Koneckonců, nejde o informace, které si většina lidí uchovává ve svých hlavách nebo kdekoli po ruce ve svém smartphonu.

Plamen typické svíčky má vnější jádro, které hoří při téměř 1400 ° C (asi 2500 ° F), zatímco jádro plamene hoří při 800 ° C (1450 ° F). To jsou mimořádné teploty pro tak malý plamen! Stěny trouby pro domácnost mohou mezitím dosáhnout teploty kolem 500 ° C (900 ° F); to znamená, že teplota pečení nebo grilování dosahuje pouze asi poloviny teploty v kovu ve stěnách.

Máte-li ve svém domě krb, který si chcete ohřát na diskrétní vzdálenost, plameny poskytující teplo řvou kolem 600 ° C (1100 ° F). Oheň zapálený dřevěným uhlím a dřevem může dosáhnout až 1100 ° C (2000 ° F), stejně jako laboratorní Bunsenův hořák. Díky vnitřní teplotě slunce 2 000 000 ° C (3 600 000 ° F) se samozřejmě všechny tyto hodnoty zdají poněkud triviální.

Jak jste se dozvěděli, jak typ materiálu, který se spaluje v ohni, tak teplota ohně ovlivňují barvy, které vidíte. Jak také ilustruje příklad dvou výrazně odlišných teplot svíček, každý oheň je téměř určitě bude mít v sobě rozsah teplot (někdy vysvětluje velké množství barevné variace) pozorováno).

Když se něco zahřeje, nejprve se změní na plyn (něco, co obvykle nevidíte). Tyto molekuly plynu pak reagují s kyslíkem, pokud jsou ve skutečnosti hořlavé molekuly. Bylo by typické vidět oheň sestávající z jednotného materiálu a kontrolovaně ohřívaný načervenalé, poté oranžové a nakonec jasně žluté plameny, které ukazují rostoucí energii a teplo propuštěn.

Pokud zapálíte svíčku a pozorně ji prozkoumáte, pravděpodobně si všimnete, že značná část vnějšího jádra je modrá, což se u krbu obvykle příliš nevidí. Vzhledem k rozdílům teplot uvedených pro tyto požáry to není vůbec překvapující.

I když se zdroje trochu liší, je možné sestrojit dostatečně spolehlivý graf ukazující vztah mezi teplotou plamene a barvou plamene napříč spektrem viditelného světla.

• Tmavě červená (první viditelná záře): 500 až 600 ° C (900 až 1100)

  ° F) * Matně červená: 600 až 800 ° C (1100 až 1650

  ° F) * Jasně třešňově červená: 800 až 1 000 ° C (1 650 až 1 800

  ° F) * Oranžová: 1 000 až 1 200 ° C (1 800 až 2 100

  ° F) * Jasně žlutá: 1 200 až 1 400 ° C (2 100 až 2 500

  ° F) * Bílá: 1 400 až 1 600 ° C (2 500 až 2 900

  ° F)

Teploty dostatečně vysoké na to, aby vytvářely modré plameny, jsou u táboráků neobvyklé, a proto jsou častěji pozorovány při použití kovů, například při svařování,