Jakie są kolory ognia i jak są gorące?

Kiedy myślisz o typowym kontrolowanym ogniu, takim jak ognisko lub ognisko, wiele przymiotników, które przychodzą ci na myśl, prawdopodobnie dotyczy ciepła i temperatury: Gorąco. Ryk. Prażenie. Z drugiej strony możesz też mieć wiele wrażeń wizualnych: Gazowana. Połyskuje. Taniec.

Tak jak zabarwienie pojawiają się w różnych odcieniach, intensywnościach i na nośnikach fizycznych, takich jak malarstwo i odzież, mogą również przedstawiać ten sam pozorny zakres wizualnych „smaków”, gdy medium jest tym, co znasz ogień. To ma sens, ponieważ ogień jest sprawiedliwy... naprawdę gorące światło. Albo to jest?

Tak się składa, że ​​kolory, które widzisz w ogniu, korelują z temperaturą w ogniu, więc możesz się tego spodziewać częściej widzieć niektóre kolory w cieplejszych płomieniach, a inne, gdy rzeczy dopiero się gotują lub umierają na zewnątrz. Ale sytuacja jest bardziej skomplikowana, ponieważ to, co się pali w danym ogniu, wpływa również na wyświetlanie kolorów w płonącej mieszance.

To, co widzisz jako światło, jest w rzeczywistości promieniowaniem elektromagnetycznym (EM), światłem widzialnym będącym jednym z wielu rodzajów EM i zajmującym tylko niewielką część całego widma EM. Fale EM charakteryzują się długością fali, odległością między odpowiednimi punktami na wykresie fali EM oraz częstotliwością, czyli liczbą długości fal na sekundę przechodzących przez ustalony punkt.

• Produkt długość fali (λ) i częstotliwość (ν) fali EM jest zawsze prędkością światła c (3

  × 10⁸ m/s) bez względu na rodzaj fali EM.

Zakres długości fal poniżej około 440 nanometrów (4,4 × 10⁷ m) obejmuje fale radiowe na dolnym końcu, a następnie mikrofale. Powyżej około 7 × 10⁷ m, pojawiają się promienie rentgenowskie i promienie gamma; mają one wysokie częstotliwości i w rezultacie są związane z wyższą energią. Ma to wpływ na kolory widoczne w płomieniach.

Samo widmo światła widzialnego (4,4 × 10⁷ do 7 × 10⁷ m) obejmuje promieniowanie postrzegane przez ludzkie oko jako kolejno czerwone, pomarańczowe, żółte, zielone, niebieskie, indygo i fioletowe (słynny „Roy G. Biv" zajęć z przedmiotów ścisłych w szkole podstawowej). Jak zobaczysz, ten porządek przechodzi w ogień, aczkolwiek z niepełną wiernością.

Powodem, dla którego pali się większość pożarów, które prawdopodobnie zobaczysz na Ziemi, jest to, że jakiś rodzaj materiału ulega spalaniu, a to wymaga obecności gazowego tlenu (O₂). Na temperaturę spalania mogą wpływać różne czynniki, w tym rodzaj materiału (oczywiście benzyna pali się bardzo dobrze; wody, nie tak dużo) i czy jest „zasilany” większą ilością materiału i tlenu w miarę wzrostu ognia.

Ciepło ma jednostki energii i może być postrzegana jako wielkość, która przemieszcza się z obszarów o większej gęstości do obszarów o mniejszej gęstości, tak jak w przypadku prostej dyfuzji cząsteczek. Zarówno światło, jak i ciepło są (ogólnie pożądanymi!) produktami pożarów i, jak wspomniano powyżej, fale świetlne są powiązane z energią proporcjonalnie do ich częstotliwości. Te szybsze oscylacje powodują większe wydzielanie ciepła, a to z kolei wiąże się z wyższymi temperaturami wewnątrz płomienia i w jego pobliżu.

Wiele materiałów po spaleniu wytwarza charakterystyczne kolory. Na przykład pierwiastek sód, który łączy się z chlorem, tworząc zwykłą sól (NaCl), po spaleniu daje jasnopomarańczowy kolor. Sód znajduje się w większości gatunków drewna, więc byłoby czymś niezwykłym montować ogień ze zwykłych gałęzi i patyków i nie mieć przynajmniej trochę pomarańczowego lub ciemnożółtego koloru.

niebieski często spotykane w płomieniach drewna pochodzi od pierwiastków węgla i wodoru, które emitują światło w górnym końcu spektrum światła widzialnego, tworząc w ten sposób odcienie niebieskiego i fioletowego. Wiadomo, że metalowa miedź zmienia kolor na zielony, jeśli jest wystawiona na działanie powietrza wystarczająco długo; związki miedzi podczas spalania tworzą zielone lub niebieskie kolory. Metalowy lit, aby skutecznie dopełnić całe spektrum tęczy w tej jednej sekcji, pali się na czerwono.

• W centrum bardzo gorącego ognia możesz zobaczyć matową pomarańczową poświatę lub nawet ciekawą ciemną przestrzeń. Jest to znane jako promieniowanie ciała doskonale czarnego, i jest charakterystyczny dla bardzo wysokich temperatur (jest to na przykład cecha gwiazd). Metale, które mogą się jeszcze bardziej nagrzewać, przechodzą przez inne kolory tego typu promieniowania (czyli w kierunku fioletowego końca widma widzialnego).

Teraz gotujesz! Tak więc, zanim przyjrzymy się, jakich kolorów można się spodziewać po pożarach płonących w danej temperaturze, należy: pomocne jest poznanie zakresu temperatur wytwarzanych w różnych rodzajach pożarów, które możesz napotkać i szukać zabarwienie. W końcu nie są to informacje, które większość ludzi przechowuje w swoich głowach lub gdzieś pod ręką na swoich smartfonach.

Płomień typowej świecy ma zewnętrzny rdzeń, który pali się w temperaturze bliskiej 1400 °C (około 2500 °F), podczas gdy rdzeń płomienia pali się w temperaturze 800 °C (1450 °F). To niezwykłe temperatury jak na tak mały płomień! W międzyczasie ściany domowego piekarnika mogą osiągnąć temperaturę około 500 ° C (900 ° F); oznacza to, że temperatura pieczenia lub opiekania osiąga tylko połowę temperatury metalu w ścianach.

Jeśli masz w domu kominek, nad którym chcesz ogrzać dłonie z dyskretnej odległości, płomienie dostarczające ciepło huczą w temperaturze około 600 °C (1100 °F). Ognisko rozpalane węglem drzewnym i drewnem może osiągnąć temperaturę do 1100 °C (2000 °F), podobnie jak laboratoryjny palnik Bunsena. Oczywiście wewnętrzna temperatura Słońca wynosząca 2 000 000 °C (3 600 000 °F) sprawia, że ​​wszystkie te wartości wydają się dość trywialne.

Jak już wiesz, zarówno rodzaj materiału spalanego w ogniu, jak i temperatura ognia wpływają na wytwarzane kolory. Ponadto, jak pokazuje przykład dwóch bardzo różnych temperatur świec, każdy ogień jest prawie pewne, że zawiera się w nim zakres temperatur (czasami tłumacząc dużą zmienność koloru .) zauważony).

Kiedy coś jest podgrzewane, najpierw zamienia się w gaz (coś, czego zwykle nie można zaobserwować). Te cząsteczki gazu reagują następnie z tlenem, jeśli w rzeczywistości są cząsteczkami palnymi. Byłoby typowe, aby zobaczyć ogień składający się z jednolitego materiału i rozgrzany w kontrolowany sposób czerwonawe, potem pomarańczowe, a na końcu jasnożółte płomienie, wykazujące rosnącą energię i ciepło wydany.

Jeśli zapalisz i uważnie przyjrzysz się świecy, prawdopodobnie zauważysz, że spora część zewnętrznego rdzenia jest niebieska, co zwykle nie jest widoczne w, powiedzmy, kominkach. Biorąc pod uwagę różnice temperatur podane dla tych pożarów, wcale nie jest to zaskakujące.

Chociaż źródła nieco się różnią, możliwe jest skonstruowanie wystarczająco wiarygodnego wykresu pokazującego związek między temperaturą płomienia a kolorem płomienia w całym spektrum światła widzialnego.

• Ciemnoczerwony (pierwsza widoczna poświata): 500 do 600 °C (900 do 1100

  °F) * Matowa czerwień: 600 do 800 °C (1100 do 1650

  °F) * Jasna wiśniowa czerwień: 800 do 1000 °C (1650 do 1800

  °F) * Pomarańczowy: 1000 do 1200 °C (1800 do 2100

  °F) * Jasnożółty: 1200 do 1400 °C (2100 do 2500

  °F) * Biały: 1400 do 1600 °C (2500 do 2900

  °F)

Temperatury wystarczająco wysokie, aby wytworzyć niebieskie płomienie, są niezwykłe w ogniskach, dlatego częściej spotyka się je, gdy używa się metali, na przykład podczas spawania,