Quali sono i colori di un fuoco e quanto sono caldi?

Quando si pensa a un tipico fuoco controllato, come un falò o un falò, molti degli aggettivi che vengono in mente probabilmente riguardano il calore e la temperatura: Caldo. Ruggente. Arrostire. D'altra parte, potresti avere anche una serie di impressioni visive: Frizzante. Scintillante. ballare.

Proprio come colori appaiono in una varietà di tonalità, intensità e su supporti fisici come pittura e abbigliamento, possono anche presentare la stessa gamma apparente di "sapori" visivi quando il mezzo è quello che conosci come fuoco. Questo ha senso, dal momento che il fuoco è giusto... luce davvero calda. O è?

Si dà il caso che i colori che vedi nel fuoco siano correlati con la temperatura nel fuoco, quindi puoi aspettarti vedere certi colori più spesso nelle fiamme più calde e altri quando le cose si stanno appena cuocendo o morendo su. Ma la situazione è più complicata di così perché esattamente ciò che sta bruciando in un dato fuoco influenza anche la visualizzazione dei colori nella miscela fiammeggiante.

Ciò che vedi come luce è in realtà radiazione elettromagnetica (EM), la luce visibile è uno dei numerosi tipi di EM e occupa solo una piccola frazione dell'intero spettro EM. Le onde EM sono caratterizzate da una lunghezza d'onda, la distanza tra i punti corrispondenti lungo un'onda EM rappresentata graficamente, e una frequenza, il numero di lunghezze d'onda al secondo che passano per un punto fisso.

• Il prodotto di lunghezza d'onda (λ) e frequenza (ν) di un'onda EM è sempre la velocità della luce c (3

  × 10⁸ m/s) indipendentemente dal tipo di onda EM.

La gamma di lunghezze d'onda inferiori a circa 440 nanometri (4,4 × 10⁷ m) include le onde radio nella fascia bassa, quindi le microonde. Sopra circa 7 × 10⁷ m, compaiono raggi X e raggi gamma; questi hanno alte frequenze e di conseguenza sono associati a una maggiore energia. Ciò ha implicazioni per i colori visti incandescente nelle fiamme.

Lo stesso spettro di luce visibile (4,4 × 10⁷ a 7 × 10⁷ m) comprende le radiazioni percepite dall'occhio umano come, nell'ordine, rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola (il famoso "Roy G. Biv" delle classi di scienze della scuola elementare). Come vedrai, questo ordine va a fuoco, anche se con fedeltà incompleta.

Il motivo per cui la maggior parte degli incendi che probabilmente vedrai bruciare sulla Terra è che qualche tipo di materiale sta subendo una combustione, e ciò richiede la presenza di gas ossigeno (O₂). Vari fattori possono influenzare la temperatura di combustione della fiamma, inclusa la natura del materiale (ovviamente la benzina brucia molto bene; acqua, non tanto) e se viene "alimentato" con più materiale e ossigeno man mano che il fuoco cresce.

Calore ha unità di energia e può essere concepita come una quantità che si sposta da regioni di maggiore densità a regioni di minore densità, come con la semplice diffusione delle molecole. Luce e calore sono entrambi (generalmente desiderabili!) prodotti degli incendi e, come notato sopra, le onde luminose sono associate all'energia in proporzione alla loro frequenza. Queste oscillazioni più veloci determinano una maggiore liberazione di calore, e questo a sua volta è associato a temperature più elevate all'interno e vicino alla fiamma.

Molti materiali producono colori caratteristici quando vengono bruciati. Ad esempio, l'elemento sodio, che si combina con il cloro per formare il sale ordinario (NaCl), produce un colore arancione brillante quando viene bruciato. Il sodio si trova nella maggior parte dei tipi di legno, quindi sarebbe insolito assemblare un fuoco dai soliti rami e bastoncini e non farlo visualizzare almeno un po' di colore arancione o giallo scuro.

Il blu spesso visto nelle fiamme del legno deriva dagli elementi carbonio e idrogeno, che emettono luce nell'estremità superiore dello spettro luminoso visibile, e quindi creano tonalità blu e viola. È noto che il rame metallico diventa verde se esposto all'aria abbastanza a lungo; i composti di rame creano colori verdi o blu quando vengono bruciati. Il litio metallico, per completare efficacemente l'intero spettro dell'arcobaleno all'interno di questa sezione, brucia in rosso.

• Al centro di un fuoco molto caldo, potresti vedere un bagliore arancione opaco o persino uno spazio scuro curioso. Questo è noto come radiazione del corpo nero, ed è caratteristico di temperature molto elevate (ad esempio, è una caratteristica delle stelle). I metalli che possono riscaldarsi ancora di più progrediscono attraverso altri colori di questo tipo di radiazione (cioè verso l'estremità viola dello spettro visibile).

Adesso stai cucinando! Quindi, prima di dare un'occhiata a quali colori aspettarsi dai fuochi che bruciano a una data temperatura, è utile per conoscere l'intervallo di temperature prodotte nei tipi di incendi che potresti incontrare e cercare encounter colori. Dopotutto, questa non è un'informazione che la maggior parte delle persone tiene nella propria testa o da qualche parte a portata di mano sui propri smartphone.

La fiamma di una tipica candela ha un nucleo esterno che brucia a circa 1.400 ° C (circa 2.500 ° F) mentre il nucleo della fiamma brucia a 800 ° C (1.450 ° F). Sono temperature straordinarie per una fiamma così piccola! Le pareti di un forno domestico, invece, possono raggiungere temperature di circa 500 °C (900 °F); ciò significa che la temperatura di cottura o di cottura alla griglia raggiunge solo circa la metà di quella del metallo nelle pareti.

Se hai un caminetto in casa su cui ti piace scaldare le mani a una distanza discreta, le fiamme che forniscono il calore ruggiscono a circa 600 °C (1.100 °F). Un falò alimentato con carbone e legna può raggiungere i 1.100 °C (2.000 °F), così come un becco Bunsen da laboratorio. Naturalmente, la temperatura interna del sole di 2.000.000 °C (3.600.000 °F) fa sembrare tutti questi valori piuttosto banali.

Come hai imparato, sia il tipo di materiale che viene bruciato in un fuoco che la temperatura di un fuoco influenzano i colori che vedi prodotti. Inoltre, come illustra l'esempio delle due temperature delle candele molto diverse, qualsiasi fuoco è quasi certo di avere una gamma di temperature al suo interno (spiegando una grande quantità della variazione di colore a volte osservato).

Quando qualcosa viene riscaldato, prima si trasforma in gas (qualcosa che in genere non puoi osservare). Queste molecole di gas poi reagiscono con l'ossigeno se sono in realtà molecole combustibili. Sarebbe tipico vedere un fuoco costituito da un materiale uniforme e riscaldato in modo controllato spettacolo fiamme rossastre, poi arancioni e infine gialle brillanti, a dimostrazione di un aumento di energia e calore rilasciato.

Se accendi e studi attentamente una candela, probabilmente noterai che una parte considerevole del nucleo esterno è blu, qualcosa che di solito non si vede molto, ad esempio, nei caminetti. Considerando le differenze di temperatura date per questi incendi, questo non è affatto sorprendente.

Sebbene le sorgenti varino in qualche modo, è possibile costruire un grafico abbastanza affidabile che mostri la relazione tra la temperatura della fiamma e il colore della fiamma attraverso lo spettro della luce visibile.

• Rosso scuro (primo bagliore visibile): da 500 a 600 °C (da 900 a 1100

  °F) * Rosso opaco: da 600 a 800 °C (da 1.100 a 1.650

  °F) * Rosso ciliegia brillante: da 800 a 1.000 °C (da 1.650 a 1.800

  °F) * Arancione: da 1.000 a 1.200 °C (da 1.800 a 2.100

  °F) * Giallo brillante: da 1.200 a 1.400 °C (da 2.100 a 2.500

  °F) * Bianco: da 1.400 a 1.600 °C (da 2.500 a 2.900

  °F)

Temperature sufficientemente elevate da produrre fiamme blu sono insolite nei fuochi da campo, motivo per cui sono più frequenti quando vengono utilizzati metalli, come nella saldatura,