Quelles sont les couleurs d'un feu et à quel point sont-elles chaudes ?

Lorsque vous pensez à un feu contrôlé typique, comme un feu de camp ou un feu de joie, de nombreux adjectifs qui vous viennent à l'esprit concernent probablement la chaleur et la température: Chaud. Rugissement. Grillage. D'un autre côté, vous pouvez également avoir un certain nombre d'impressions visuelles: Pétillant. Chatoyant. Dansant.

Tout comme couleurs apparaissent dans une variété de teintes, d'intensités et sur des supports physiques tels que la peinture et les vêtements, ils peuvent également présenter la même gamme apparente de « saveurs » visuelles lorsque le support est ce que vous appelez Feu. Cela a du sens, puisque le feu est juste... lumière vraiment chaude. Ou est-ce?

Il se trouve que les couleurs que vous voyez dans le feu sont en corrélation avec la température du feu, de sorte que vous pouvez vous attendre voir certaines couleurs plus souvent dans des flammes plus chaudes et d'autres lorsque les choses commencent à cuire ou meurent en dehors. Mais la situation est plus compliquée que cela car exactement ce qui brûle dans un feu donné influence également l'affichage des couleurs dans le mélange enflammé.

Ce que vous voyez comme de la lumière est en fait un rayonnement électromagnétique (EM), la lumière visible étant l'un des nombreux types d'EM et n'occupant qu'une petite fraction de l'ensemble du spectre EM. Les ondes EM sont caractérisées par une longueur d'onde, la distance entre les points correspondants le long d'une onde EM représentée graphiquement, et une fréquence, le nombre de longueurs d'onde par seconde passant un point fixe.

• Le produit de longueur d'onde (λ) et fréquence (ν) d'une onde EM est toujours la vitesse de la lumière c (3

  × 10⁸ m/s) quel que soit le type d'onde EM.

La gamme de longueurs d'onde inférieures à environ 440 nanomètres ( 4,4 × 10⁷ m) inclut les ondes radio à l'extrémité inférieure, puis les micro-ondes. Au-dessus d'environ 7 × 10⁷ m, les rayons X et les rayons gamma apparaissent; ceux-ci ont des fréquences élevées et sont donc associés à une énergie plus élevée. Cela a des implications pour les couleurs qui brillent dans les flammes.

Le spectre de la lumière visible lui-même (4,4 × 10⁷ à 7 × 10⁷ m) comprend les rayonnements perçus par l'œil humain comme, dans l'ordre, le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet (le fameux "Roy G. Biv" des classes de sciences du primaire). Comme vous le verrez, cet ordre se prolonge dans le feu, bien qu'avec une fidélité incomplète.

La raison pour laquelle la plupart des incendies que vous êtes susceptible de voir brûler sur Terre est qu'un certain type de matériau subit une combustion, ce qui nécessite la présence d'oxygène gazeux (O₂). Divers facteurs peuvent influencer la chaleur de la flamme, y compris la nature du matériau (évidemment, l'essence brûle très bien; eau, pas tellement) et s'il est "alimenté" avec plus de matière et d'oxygène à mesure que le feu se développe.

Chaleur a des unités d'énergie et peut être conçue comme une quantité qui se déplace des régions de densité plus élevée vers des régions de densité plus faible, comme avec la simple diffusion de molécules. La lumière et la chaleur sont toutes deux (généralement souhaitables !) des produits des incendies, et comme indiqué ci-dessus, les ondes lumineuses sont associées à l'énergie proportionnellement à leur fréquence. Ces oscillations plus rapides entraînent une plus grande libération de chaleur, ce qui à son tour est associé à des températures plus élevées à l'intérieur et à proximité de la flamme.

De nombreux matériaux produisent des couleurs caractéristiques lorsqu'ils sont brûlés. Par exemple, l'élément sodium, qui se combine avec le chlore pour former du sel ordinaire (NaCl), produit une couleur orange vif lorsqu'il est brûlé. Le sodium se trouve dans la plupart des types de bois, il serait donc inhabituel d'assembler un feu à partir des branches et des bâtons habituels et de ne pas le faire afficher au moins une couleur orange ou jaune foncé.

le bleu souvent vu dans les flammes de bois provient des éléments carbone et hydrogène, qui émettent de la lumière dans l'extrémité supérieure du spectre de la lumière visible, et créent ainsi des teintes bleues et violettes. Le cuivre métallique est connu pour virer au vert s'il est exposé à l'air assez longtemps; les composés de cuivre créent des couleurs vertes ou bleues lorsqu'ils sont brûlés. Le lithium métallique, pour compléter efficacement tout le spectre de l'arc-en-ciel dans cette section, brûle en rouge.

• Au centre d'un feu très chaud, vous pouvez voir une lueur orange terne ou même un espace sombre curieux. Ceci est connu comme rayonnement du corps noir, et est caractéristique des températures très élevées (par exemple, c'est une caractéristique des étoiles). Les métaux qui peuvent s'échauffer encore plus progressent à travers d'autres couleurs de ce type de rayonnement (c'est-à-dire vers l'extrémité violette du spectre visible).

Maintenant, vous cuisinez! Ainsi, avant d'examiner à quelles couleurs s'attendre des feux brûlant à une température donnée, il est utile de connaître la plage de températures produites dans les types d'incendies que vous êtes susceptible de rencontrer et de rechercher couleurs. Après tout, ce ne sont pas des informations que la plupart des gens gardent dans leur tête ou quelque part à portée de main sur leurs smartphones.

La flamme d'une bougie typique a un noyau externe qui brûle à près de 1 400 °C (environ 2 500 °F) tandis que le noyau de la flamme brûle à 800 °C (1 450 °F). Ce sont des températures extraordinaires pour une si petite flamme! Les parois d'un four domestique, quant à elles, peuvent atteindre des températures d'environ 500 °C (900 °F); cela signifie que la température de cuisson ou de grillage n'atteint qu'environ la moitié de celle du métal des parois.

Si vous avez une cheminée dans votre maison sur laquelle vous aimez vous réchauffer les mains à une distance discrète, les flammes fournissant la chaleur rugissent à environ 600 °C (1 100 °F). Un feu de joie alimenté avec du charbon de bois et du bois peut atteindre jusqu'à 1 100 °C (2 000 °F), tout comme un bec Bunsen de laboratoire. Bien sûr, la température interne du soleil de 2 000 000 °C (3 600 000 °F) fait que toutes ces valeurs semblent plutôt triviales.

Comme vous l'avez appris, le type de matériau brûlé dans un incendie et la température d'un incendie influencent les couleurs que vous voyez produites. De plus, comme l'illustre l'exemple des deux températures de bougies très différentes, n'importe quel feu est presque certain d'avoir une plage de températures à l'intérieur (expliquant une grande partie de la variation de couleur parfois observé).

Quand quelque chose est chauffé, il se transforme d'abord en gaz (quelque chose que vous ne pouvez généralement pas observer). Ces molécules de gaz réagissent alors avec l'oxygène s'il s'agit en fait de molécules combustibles. Il serait typique de voir un feu constitué d'un matériau uniforme et chauffé de manière contrôlée montrer flammes rougeâtres, puis oranges et enfin jaune vif, démontrant une énergie et une chaleur croissantes publié.

Si vous allumez et étudiez attentivement une bougie, vous remarquerez probablement qu'une partie importante du noyau externe est bleue, ce que l'on ne voit généralement pas beaucoup, par exemple, dans les cheminées. Compte tenu des différences de températures données pour ces feux, ce n'est pas du tout surprenant.

Bien que les sources varient quelque peu, il est possible de construire un graphique suffisamment fiable montrant la relation entre la température de la flamme et la couleur de la flamme à travers le spectre de la lumière visible.

• Rouge foncé (première lueur visible): 500 à 600 °C (900 à 1 100

  °F) * Rouge terne: 600 à 800 °C (1 100 à 1 650

  °F) * Rouge cerise éclatant: 800 à 1 000 °C (1 650 à 1 800

  °F) * Orange: 1 000 à 1 200 °C (1 800 à 2 100

  °F) * Jaune vif: 1 200 à 1 400 °C (2 100 à 2 500

  °F) * Blanc: 1 400 à 1 600 °C (2 500 à 2 900

  °F)

Les températures suffisamment élevées pour produire des flammes bleues sont inhabituelles dans les feux de camp, c'est pourquoi elles sont plus souvent observées lorsque des métaux sont utilisés, comme dans le soudage,