Care sunt culorile unui foc și cât de fierbinți sunt?

Când vă gândiți la un foc tipic controlat, cum ar fi un foc de tabără sau un foc, multe dintre adjectivele care vă vin în minte se referă probabil la căldură și temperatură: Fierbinte. Hohotitor. Prăjire. Pe de altă parte, este posibil să aveți și o serie de impresii vizuale: Spumante. Sclipitoare. Dans.

Doar noi culori apar într-o varietate de nuanțe, intensități și pe medii fizice, cum ar fi pictura și îmbrăcămintea, ele pot prezenta, de asemenea, aceeași gamă aparentă de „arome” vizuale atunci când mediul este ceea ce știți ca foc. Acest lucru are sens, deoarece focul este drept... lumină foarte fierbinte. Sau este?

Așa cum se întâmplă, culorile pe care le vedeți în foc se corelează cu temperatura în foc, astfel încât să vă puteți aștepta pentru a vedea anumite culori mai des în flăcări mai fierbinți și altele atunci când lucrurile sunt doar gătite sau moarte afară. Dar situația este mai complicată decât asta, deoarece exact ceea ce arde într-un foc dat influențează, de asemenea, afișarea culorilor în amestecul aprins.

Ceea ce vedeți ca lumină este de fapt radiație electromagnetică (EM), lumina vizibilă fiind unul dintre mai multe tipuri de EM și ocupând doar o mică parte din întregul spectru EM. Undele EM sunt caracterizate printr-o lungime de undă, distanța dintre punctele corespunzătoare de-a lungul unei unde EM grafice și o frecvență, numărul de lungimi de undă pe secundă care trece de un punct fix.

• Produsul lungime de undă (λ) și frecvență (ν) unei unde EM este întotdeauna viteza luminii c (3

  × 10⁸ m / s) indiferent de tipul de undă EM.

Gama de lungimi de undă sub aproximativ 440 nanometri (4,4 × 10⁷ m) include unde radio la capătul inferior, apoi microunde. Peste aproximativ 7 × 10⁷ apar m, raze X și raze gamma; acestea au frecvențe ridicate și, în consecință, sunt asociate cu o energie mai mare. Acest lucru are implicații pentru culorile văzute strălucind în flăcări.

Spectrul luminii vizibile în sine (4,4 × 10⁷ la 7 × 10⁷ m) include radiații percepute de ochiul uman ca, în ordine, roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet (celebrul „Roy G. Biv "al orelor de știință ale școlii elementare). După cum veți vedea, această ordine trece în foc, deși cu o fidelitate incompletă.

Motivul pentru care cel mai probabil incendii pe care le veți vedea pe Pământ arde este că un fel de material este supus arderii și acest lucru necesită prezența oxigenului gazos (O₂). Diferiti factori pot influenta cat de fierbinte arde flacara, inclusiv natura materialului (evident, benzina arde foarte bine; apă, nu atât) și dacă este „alimentată” cu mai mult material și oxigen pe măsură ce focul crește.

Căldură are unități de energie și poate fi concepută ca o cantitate care se deplasează de la regiuni cu densitate mai mare la regiuni cu densitate mai mică, ca și în cazul difuziei simple a moleculelor. Lumina și căldura sunt ambele (în general de dorit!) Produse ale incendiilor și, după cum sa menționat mai sus, undele de lumină sunt asociate cu energia proporțional cu frecvența lor. Aceste oscilații mai rapide au ca rezultat o eliberare mai mare a căldurii, iar aceasta la rândul ei este asociată cu temperaturi mai ridicate în interiorul și în apropierea flăcării.

Multe materiale produc culori caracteristice atunci când sunt arse. De exemplu, elementul sodiu, care se combină cu clorul pentru a forma sare obișnuită (NaCl), produce o culoare portocalie strălucitoare atunci când este arsă. Sodiul se găsește în majoritatea tipurilor de lemn, deci ar fi neobișnuit să asamblați un foc din ramurile și bețele obișnuite și să nu afișeze cel puțin o culoare portocalie sau galben închis.

albastru adesea văzută în flăcările din lemn provine din elementele carbon și hidrogen, care emit lumină în capătul superior al spectrului luminii vizibile și astfel creează nuanțe de albastru și violet. Se știe că cuprul metalic devine verde dacă este expus la aer suficient timp; compușii de cupru creează culori verzi sau albastre atunci când sunt arși. Litiul metalic, pentru a rotunji efectiv întregul spectru curcubeu din această secțiune, arde în roșu.

• În centrul unui foc foarte fierbinte, puteți vedea o strălucire portocalie plictisitoare sau chiar un spațiu întunecat curios. Acest lucru este cunoscut sub numele de radiații ale corpului negru, și este caracteristic temperaturilor foarte ridicate (de exemplu, este o caracteristică a stelelor). Metale care pot încălzi și mai mult progresul prin alte culori ale acestui tip de radiații (adică spre capătul violet al spectrului vizibil).

Acum gătești! Deci, înainte de a arunca o privire asupra culorilor de așteptat de la focurile care ard la o anumită temperatură, este util pentru a cunoaște gama de temperaturi produse în tipurile de incendii pe care sunteți apt să le întâlniți și să le căutați culori. La urma urmei, aceasta nu este o informație pe care majoritatea oamenilor o păstrează în cap sau undeva la îndemână pe smartphone-urile lor.

Flacăra unei lumânări tipice are un miez exterior care arde la aproape 1.400 ° C (aproximativ 2.500 ° F) în timp ce miezul flăcării arde la 800 ° C (1.450 ° F). Sunt temperaturi extraordinare pentru o flacără atât de mică! Între timp, pereții unui cuptor de uz casnic pot atinge temperaturi de aproximativ 500 ° C (900 ° F); asta înseamnă că temperatura de coacere sau de fierbere atinge doar aproximativ jumătate din cea din metalul din pereți.

Dacă aveți în casă un șemineu care vă place să vă încălziți mâinile la o distanță discretă, flăcările care furnizează căldura urlă la aproximativ 600 ° C (1.100 ° F). Un foc de foc alimentat cu cărbune și lemn poate ajunge la 1.100 ° C (2.000 ° F), la fel ca și un arzător de laborator Bunsen. Desigur, temperatura interioară a soarelui de 2.000.000 ° C (3,600,000 ° F) face ca toate aceste valori să pară destul de banale.

După cum ați aflat, atât tipul de material ars într-un foc, cât și temperatura unui foc influențează culorile pe care le vedeți produse. De asemenea, după cum ilustrează exemplul celor două temperaturi ale lumânării foarte diferite, orice foc este aproape sigur că are o gamă de temperaturi în interiorul său (explicând uneori o cantitate mare de variație a culorii observat).

Când ceva este încălzit, acesta se transformă mai întâi în gaz (ceva ce de obicei nu puteți observa). Aceste molecule de gaz reacționează apoi cu oxigenul dacă sunt de fapt molecule combustibile. Ar fi tipic să vedem un foc format dintr-un material uniform și încălzit în mod controlat flăcări roșiatice, apoi portocalii și în cele din urmă galbene strălucitoare, demonstrând creșterea energiei și căldurii eliberată.

Dacă aprindeți și studiați îndeaproape o lumânare, veți observa, probabil, că o porțiune considerabilă a miezului exterior este albastru, ceva care nu se vede de obicei în seminee, să zicem. Având în vedere diferențele de temperatură date pentru aceste incendii, acest lucru nu este deloc surprinzător.

În timp ce sursele variază oarecum, este posibil să se construiască o diagramă suficient de fiabilă care să arate relația dintre temperatura flăcării și culoarea flăcării în spectrul luminii vizibile.

• Roșu închis (prima strălucire vizibilă): 500 până la 600 ° C (900 până la 1.100

  ° F) * Roșu mat: 600 până la 800 ° C (1.100 până la 1.650

  ° F) * Roșu vișiniu strălucitor: 800 până la 1.000 ° C (1.650 până la 1.800

  ° F) * Portocaliu: 1.000 până la 1.200 ° C (1.800 până la 2.100

  ° F) * Galben strălucitor: 1.200 la 1.400 ° C (2.100 la 2.500

  ° F) * Alb: 1.400 până la 1.600 ° C (2.500 până la 2.900

  ° F)

Temperaturile suficient de ridicate pentru a produce flăcări albastre sunt neobișnuite în focurile de tabără, motiv pentru care sunt mai des observate atunci când sunt folosite metale, ca la sudare,