Hvad er farverne på en brand, og hvor varme er de?

Når du tænker på en typisk kontrolleret brand, såsom et lejrbål eller bål, vedrører mange af de adjektiver, der kommer til at tænke, sandsynligvis varme og temperatur: Hed. Brølende. Ristning. På den anden side kan du også have et antal visuelle indtryk: Mousserende. Skinnende. Dans.

Ligesom farver vises i en række forskellige nuancer, intensiteter og på fysiske medier som maleri og tøj, de kan også præsentere det samme tilsyneladende udvalg af visuelle "smag", når mediet er det, du kender som ild. Dette giver mening, da ild er retfærdig... rigtig varmt lys. Eller er det?

Efterhånden som de farver, du ser i ild, korrelerer med temperaturen i ilden, så du kan forvente at se visse farver oftere i varmere flammer og andre, når tingene bare bliver madlavning eller døende ud. Men situationen er mere kompliceret end det, fordi nøjagtigt det, der brænder i en given ild, også påvirker visningen af ​​farver i den flammende blanding.

Hvad du ser som lys, er faktisk elektromagnetisk stråling (EM), synligt lys er en af ​​en række typer EM og optager kun en lille brøkdel af hele EM-spektret. EM-bølger er kendetegnet ved en bølgelængde, afstanden mellem tilsvarende punkter langs en grafisk EM-bølge og en frekvens, hvor antallet af bølgelængder pr. Sekund passerer et fast punkt.

• Produktet af bølgelængde (λ) og frekvens (v) af en EM-bølge er altid lysets hastighed c (3

  × 10⁸ m / s) uanset EM-bølgetype.

Området for bølgelængder under ca. 440 nanometer (4,4 × 10⁷ m) inkluderer radiobølger i den lave ende og derefter mikrobølger. Over ca. 7 × 10⁷ m, røntgenstråler og gammastråler vises; disse har høje frekvenser og er derfor forbundet med højere energi. Dette har konsekvenser for de farver, der ses glødende i flammer.

Selve det synlige lysspektrum (4,4 × 10⁷ til 7 × 10⁷ m) inkluderer stråling, der opfattes af det menneskelige øje som, i rækkefølge, rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet (den berømte "Roy G. Biv "af grundskoleforskningskurser). Som du vil se, overføres denne ordre til ild, omend med ufuldstændig troskab.

Årsagen til, at de fleste brande, du sandsynligvis vil se på jorden, brænder, er, at en slags materiale gennemgår forbrænding, og dette kræver tilstedeværelse af iltgas (O₂). Forskellige faktorer kan påvirke, hvor varm flammen brænder, herunder materialets natur (naturligvis brænder benzin meget godt; vand, ikke så meget), og om det bliver "drevet" med mere materiale og ilt, når ilden vokser.

Varme har enheder af energi og kan opfattes som en størrelse, der bevæger sig fra regioner med højere tæthed til regioner med lavere densitet, som med den enkle diffusion af molekyler. Lys og varme er begge (generelt ønskelige!) Brændeprodukter, og som nævnt ovenfor er lysbølger forbundet med energi i forhold til deres frekvens. Disse hurtigere svingninger resulterer i en større frigørelse af varme, og dette er igen forbundet med højere temperaturer i og nær flammen.

Mange materialer producerer karakteristiske farver, når de brændes. For eksempel producerer elementet natrium, der kombineres med klor til dannelse af almindeligt salt (NaCl), en lys orange farve, når den brændes. Natrium findes i de fleste træsorter, så det ville være usædvanligt at samle en ild fra de sædvanlige grene og pinde og ikke have mindst en orange eller mørk gul farve.

Det blå ofte set i træflammer kommer fra grundstofferne kulstof og brint, som udsender lys i den øverste ende af det synlige lysspektrum og dermed skaber blå og violette nuancer. Metalkobberet vides at blive grønt, hvis det udsættes for luften længe nok; kobberforbindelser skaber grønne eller blå farver, når de brændes. Metallithiumet, for effektivt at afrunde hele regnbuens spektrum inden for dette ene afsnit, brænder rødt.

• I midten af ​​en meget varm ild kan du se en kedelig orange glød eller endda nysgerrig mørkt rum. Dette er kendt som blackbody-stråling, og er karakteristisk for meget høje temperaturer (for eksempel er det et træk ved stjerner). Metaller, der kan varme endnu mere frem gennem andre farver af denne type stråling (dvs. mod den violette ende af det synlige spektrum).

Nu laver du mad! Så før du får et kig på, hvilke farver man kan forvente af brande, der brænder ved en given temperatur, er det nyttigt at kende rækkevidden af ​​temperaturer produceret i de slags brande, du er tilbøjelig til at støde på og scanne efter farver. Når alt kommer til alt er dette ikke de fleste mennesker holder inde i deres hoveder eller et andet sted praktisk på deres smartphones.

Flammen på et typisk lys har en ydre kerne, der brænder ved tæt på 1.400 ° C (ca. 2.500 ° F), mens flammens kerne brænder ved 800 ° C (1.450 ° F). Disse er ekstraordinære temperaturer for en så lille flamme! Væggene i en husholdningsovn kan i mellemtiden nå temperaturer på omkring 500 ° C (900 ° F); det betyder, at bagningstemperaturen kun når ca. halvdelen af ​​det i metallet i væggene.

Hvis du har en pejs i dit hjem, som du kan lide at varme dine hænder over på en diskret afstand, brøler flammerne, der giver varmen, omkring 600 ° C (1.100 ° F). Et bål, der er stoket med trækul og træ, kan komme op til 1.100 ° C, ligesom et laboratoriebunsenbrænder kan. Selvfølgelig får solens indre temperatur på 2.000.000 ° C (3.600.000 ° F) alle disse værdier til at virke ret trivielle.

Som du har lært, påvirker både typen af ​​materiale, der brændes i en ild, og ildtemperaturen de farver, du ser produceret. Som eksemplet med de to meget forskellige stearinlystemperaturer illustrerer, er enhver ild også næsten sikkert at have en række temperaturer i sig (forklarer ofte en stor mængde af farvevariationen observeret).

Når noget opvarmes, bliver det først til gas (noget du typisk ikke kan observere). Disse gasmolekyler reagerer derefter med iltet, hvis de faktisk er brændbare molekyler. Det ville være typisk at se en ild bestående af et ensartet materiale og opvarmet på en kontrolleret måde vise rødlige, derefter orange og til sidst lyse gule flammer, der viser stigende energi og varme frigivet.

Hvis du tænder og studerer nøje et lys, vil du sandsynligvis bemærke, at en betydelig del af den ydre kerne er blå, noget der normalt ikke ses meget i f.eks. Pejse. I betragtning af forskellene i temperaturer givet for disse brande er det slet ikke overraskende.

Mens kilderne varierer noget, er det muligt at konstruere et pålideligt nok diagram, der viser forholdet mellem flamtemperatur og flammefarve på tværs af det synlige lysspektrum.

• Mørkerød (første synlige glød): 500 til 600 ° C (900 til 1.100

  ° F) * Mat rød: 600 til 800 ° C (1.100 til 1.650

  ° F) * Kirsebærrød: 800 til 1.000 ° C (1.650 til 1.800

  ° F) * Orange: 1.000 til 1.200 ° C (1.800 til 2.100

  ° F) * Lysegul: 1.200 til 1.400 ° C (2.100 til 2.500

  ° F) * Hvid: 1.400 til 1.600 ° C (2.500 til 2.900

  ° F)

Temperaturer, der er høje nok til at frembringe blå flammer, er usædvanlige ved lejrbål, hvorfor de oftere ses, når metaller bruges, som ved svejsning,