Wat zijn de kleuren van een vuur en hoe heet zijn ze?

Als je denkt aan een typisch gecontroleerd vuur, zoals een kampvuur of vreugdevuur, hebben veel van de bijvoeglijke naamwoorden die in je opkomen waarschijnlijk betrekking op hitte en temperatuur: Heet. brullend. Roosteren. Aan de andere kant heb je misschien ook een aantal visuele indrukken: Sprankelend. Glinsterend. Dansen.

Net als kleuren verschijnen in verschillende tinten, intensiteiten en op fysieke media zoals schilderkunst en kleding, ze kunnen ook dezelfde schijnbare reeks visuele "smaken" presenteren wanneer het medium is wat u kent brand. Dat is logisch, want vuur is rechtvaardig... echt warm licht. Of is het?

Toevallig correleren de kleuren die je in vuur ziet wel degelijk met de temperatuur in vuur, dus dat mag je verwachten om bepaalde kleuren vaker te zien in hetere vlammen en andere wanneer dingen net beginnen te koken of sterven uit. Maar de situatie is ingewikkelder dan dat, want wat er precies brandt in een bepaald vuur, beïnvloedt ook de weergave van kleuren in de vlammende mix.

Wat je als licht ziet, is eigenlijk elektromagnetische straling (EM), zichtbaar licht is een van een aantal soorten EM en beslaat slechts een klein deel van het hele EM-spectrum. EM-golven worden gekenmerkt door een golflengte, de afstand tussen corresponderende punten langs een EM-golf in een grafiek, en een frequentie, het aantal golflengten per seconde dat een vast punt passeert.

• Het product van golflengte (λ) en frequentie (ν) van een EM-golf is altijd de lichtsnelheid c (3

  × 10⁸ m/s) ongeacht het type EM-golf.

Het bereik van golflengten onder ongeveer 440 nanometer (4,4 × 10⁷ m) bevat radiogolven aan de lage kant, dan microgolven. Boven ongeveer 7 × 10⁷ m, röntgenstralen en gammastralen verschijnen; deze hebben hoge frequenties en worden daardoor geassocieerd met hogere energie. Dit heeft gevolgen voor de kleuren die gloeien in vlammen.

Het zichtbare lichtspectrum zelf (4,4 × 10⁷ tot 7 × 10⁷ m) omvat straling die door het menselijk oog wordt waargenomen als, in volgorde, rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet (de beroemde "Roy G. Biv" van wetenschappelijke lessen op de basisschool). Zoals je zult zien, gaat dit bevel over in het vuur, zij het met onvolledige trouw.

De reden dat de meeste branden die je op aarde zult zien branden, is dat een soort materiaal verbranding ondergaat, en dit vereist de aanwezigheid van zuurstofgas (O₂). Verschillende factoren kunnen van invloed zijn op hoe heet de vlam brandt, inclusief de aard van het materiaal (uiteraard brandt benzine heel goed; water, niet zozeer) en of het wordt "gevoed" met meer materiaal en zuurstof naarmate het vuur groeit.

Warmte heeft eenheden van energie en kan worden opgevat als een hoeveelheid die zich verplaatst van gebieden met een hogere dichtheid naar gebieden met een lagere dichtheid, zoals bij de eenvoudige diffusie van moleculen. Licht en warmte zijn beide (algemeen wenselijke!) producten van branden, en zoals hierboven opgemerkt, worden lichtgolven geassocieerd met energie in verhouding tot hun frequentie. Deze snellere oscillaties resulteren in een grotere warmteafgifte, en dit wordt op zijn beurt geassocieerd met hogere temperaturen in en nabij de vlam.

Veel materialen produceren bij verbranding karakteristieke kleuren. Het element natrium, dat zich met chloor combineert tot gewoon zout (NaCl), produceert bijvoorbeeld een feloranje kleur bij verbranding. Natrium wordt in de meeste houtsoorten aangetroffen, dus het zou ongebruikelijk zijn om een ​​vuur te maken van de gebruikelijke takken en stokken en het niet op zijn minst een oranje of donkergele kleur te laten vertonen.

De blauw vaak gezien in houtvlammen komt van de elementen koolstof en waterstof, die licht uitstralen aan de bovenkant van het zichtbare lichtspectrum, en zo blauwe en violette tinten creëren. Het is bekend dat het metaalkoper groen wordt als het lang genoeg aan de lucht wordt blootgesteld; koperverbindingen creëren groene of blauwe kleuren bij verbranding. Het metaal-lithium, om het hele regenboogspectrum binnen deze ene sectie effectief af te ronden, brandt rood.

• In het midden van een zeer heet vuur zie je misschien een doffe oranje gloed of zelfs een merkwaardige donkere ruimte. Dit staat bekend als blackbody straling, en is kenmerkend voor zeer hoge temperaturen (het is bijvoorbeeld een kenmerk van sterren). Metalen die nog meer kunnen opwarmen, gaan door andere kleuren van dit type straling (dat wil zeggen naar het violette uiteinde van het zichtbare spectrum).

Nu ben je aan het koken! Dus, voordat we kijken welke kleuren je kunt verwachten van branden die bij een bepaalde temperatuur branden, is het: handig om het temperatuurbereik te kennen dat wordt geproduceerd in de soorten branden die u kunt tegenkomen en waarnaar u kunt zoeken kleuren. Dit is tenslotte geen informatie die de meeste mensen in hun hoofd bewaren of ergens bij de hand op hun smartphones.

De vlam van een typische kaars heeft een buitenste kern die brandt bij bijna 1400 ° C (ongeveer 2500 ° F), terwijl de kern van de vlam brandt bij 800 ° C (1450 ° F). Dit zijn buitengewone temperaturen voor zo'n kleine vlam! De wanden van een huishoudelijke oven kunnen ondertussen temperaturen bereiken van ongeveer 500 ° C (900 ° F); dat betekent dat de bak- of braadtemperatuur slechts ongeveer de helft bereikt van die in het metaal in de wanden.

Als je een open haard in huis hebt waar je je handen graag op een discrete afstand aan verwarmt, brullen de vlammen die voor de warmte zorgen weg bij ongeveer 600 °C (1.100 °F). Een vreugdevuur gestookt met houtskool en hout kan oplopen tot 1100 ° C (2000 ° F), net als een laboratorium bunsenbrander. Natuurlijk maakt de binnentemperatuur van de zon van 2.000.000 °C (3.600.000 °F) al deze waarden nogal triviaal.

Zoals je hebt geleerd, beïnvloeden zowel het soort materiaal dat in een vuur wordt verbrand als de temperatuur van een vuur de kleuren die je ziet geproduceerd. Ook, zoals het voorbeeld van de twee enorm verschillende kaarstemperaturen illustreert, is elk vuur bijna zeker een temperatuurbereik hebben (waardoor soms een groot deel van de kleurvariatie wordt verklaard) opgemerkt).

Wanneer iets wordt verwarmd, verandert het eerst in gas (iets dat je normaal gesproken niet kunt waarnemen). Deze gasmoleculen reageren dan met de zuurstof als het inderdaad brandbare moleculen zijn. Het zou typerend zijn om een ​​vuur te zien dat bestaat uit een uniform materiaal en op een gecontroleerde manier wordt verwarmd roodachtige, dan oranje en tenslotte felgele vlammen, die toenemende energie en warmte tonen vrijgelaten.

Als je een kaars aansteekt en goed bestudeert, zul je waarschijnlijk opmerken dat een aanzienlijk deel van de buitenste kern blauw is, iets wat je normaal gesproken niet vaak tegenkomt in bijvoorbeeld open haarden. Gezien de temperatuurverschillen die voor deze branden worden gegeven, is dit helemaal niet verwonderlijk.

Hoewel bronnen enigszins variëren, is het mogelijk om een ​​betrouwbaar genoeg diagram te maken dat de relatie tussen vlamtemperatuur en vlamkleur over het zichtbare lichtspectrum laat zien.

• Donkerrood (eerste zichtbare gloed): 500 tot 600 °C (900 tot 1.100

  °F) * Dof rood: 600 tot 800 °C (1.100 tot 1.650

  °F) * Helder kersenrood: 800 tot 1.000 °C (1650 tot 1.800

  °F) * Oranje: 1.000 tot 1.200 °C (1800 tot 2.100

  °F) * Heldergeel: 1.200 tot 1.400 °C (2.100 tot 2.500

  °F) * Wit: 1.400 tot 1.600 °C (2.500 tot 2.900

  °F)

Temperaturen die hoog genoeg zijn om blauwe vlammen te produceren, zijn ongebruikelijk bij kampvuren, daarom worden ze vaker gezien wanneer metalen worden gebruikt, zoals bij lassen,