Когда вы думаете о типичном контролируемом огне, таком как костер или костер, многие из прилагательных, которые приходят на ум, вероятно, связаны с жарой и температурой: Горячий. Рев. Обжарка. С другой стороны, у вас может быть и ряд визуальных впечатлений: Игристое. Мерцающий. Танцы.
Как только цвета проявляются в различных оттенках, интенсивности и на физических носителях, таких как живопись и одежда, они также могут представлять тот же видимый диапазон визуальных «ароматов», когда среда - это то, что вы знаете как Пожар. В этом есть смысл, поскольку огонь справедлив... действительно горячий свет. Либо это?
Как это бывает, цвета, которые вы видите в огне, действительно коррелируют с температурой в огне, так что вы можете ожидать чаще видеть одни цвета в более горячем пламени и другие, когда вещи только готовятся или умирают вне. Но ситуация более сложная, потому что именно то, что горит в данном огне, также влияет на отображение цветов в пылающей смеси.
Как воспроизводятся видимые цвета?
То, что вы видите как свет, на самом деле является электромагнитным излучением (ЭМ), причем видимый свет является одним из многих типов ЭМ и занимает лишь небольшую часть всего ЭМ-спектра. ЭМ-волны характеризуются длиной волны, расстоянием между соответствующими точками на изображенной на графике ЭМ-волне и частотой, количеством длин волн в секунду, проходящих через фиксированную точку.
-
Продукт длина волны (λ) а также частота (ν) ЭМ волны всегда равна скорости света c (3
× 108 м / с) независимо от типа электромагнитной волны.
Диапазон длин волн ниже примерно 440 нанометров (4,4 × 107 м) включает радиоволны на нижнем уровне, затем микроволны. Выше примерно 7 × 107 м, появляются рентгеновские и гамма-лучи; они имеют высокие частоты и в результате связаны с более высокой энергией. Это имеет значение для видимых цветов, светящихся в огне.
Сам спектр видимого света (4,4 × 107 до 7 × 107 м) включает излучение, воспринимаемое человеческим глазом как красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый (знаменитый «Рой Г. Бив »классов начальной школы по естествознанию). Как вы увидите, этот приказ переходит в огонь, хотя и с неполной точностью.
Что такое тепло в физике?
Причина, по которой большинство пожаров, которые вы, вероятно, увидите на Земле, горит, заключается в том, что какой-то материал подвергается горению, а для этого требуется присутствие газообразного кислорода (O2). На то, насколько сильно горит пламя, могут влиять различные факторы, в том числе природа материала (очевидно, бензин горит очень хорошо; воды, не так много) и то, «подпитывается» ли он большим количеством материала и кислорода по мере разрастания огня.
Нагревать имеет единицы энергии и может рассматриваться как величина, которая перемещается из областей с более высокой плотностью в области с более низкой плотностью, как в случае простой диффузии молекул. И свет, и тепло являются (как правило, желательными!) Продуктами пожара, и, как отмечалось выше, световые волны связаны с энергией пропорционально их частоте. Эти более быстрые колебания приводят к большему выделению тепла, что, в свою очередь, связано с более высокими температурами внутри и около пламени.
Типы пламени
Многие материалы при горении дают характерные цвета. Например, элемент натрия, который соединяется с хлором с образованием обычной соли (NaCl), при горении дает ярко-оранжевый цвет. Натрий содержится в большинстве пород дерева, поэтому было бы необычно собрать костер из обычных веток и прутьев, чтобы он не отображал хотя бы какой-то оранжевый или темно-желтый цвет.
В синий Часто наблюдаемое в древесном пламени происходит от элементов углерода и водорода, которые излучают свет в верхнем конце видимого светового спектра и, таким образом, создают синие и фиолетовые оттенки. Металлическая медь, как известно, становится зеленой, если находится на воздухе в течение длительного времени; соединения меди при горении создают зеленый или синий цвет. Металлический литий, чтобы эффективно завершить весь спектр радуги в этой части, горит красным.
- В центре очень горячего огня вы можете увидеть тусклое оранжевое свечение или даже любопытное темное пространство. Это известно как излучение черного тела, и характерен для очень высоких температур (например, это особенность звезд). Металлы, которые могут нагреваться еще больше, прогрессируют с помощью других цветов этого типа излучения (то есть ближе к фиолетовому концу видимого спектра).
Что такое температура огня?
Теперь вы готовите! Итак, прежде чем взглянуть на то, каких цветов ожидать от огня при данной температуре, следует полезно знать диапазон температур, возникающих при различных пожарах, с которыми вы склонны сталкиваться, и сканировать на наличие цвета. В конце концов, это не информация, которую большинство людей хранит в голове или где-нибудь под рукой на своих смартфонах.
Пламя типичной свечи имеет внешнее ядро, которое горит при температуре около 1400 ° C (около 2500 ° F), а ядро пламени горит при температуре 800 ° C (1450 ° F). Это необычайные температуры для такого маленького пламени! Стены бытовой духовки могут нагреваться до температуры около 500 ° C (900 ° F); это означает, что температура запекания или жарки достигает только половины температуры металла в стенах.
Если в вашем доме есть камин, которым вы хотите согреть руки на незаметном расстоянии, то пламя, обеспечивающее тепло, вырывается наружу при температуре около 600 ° C (1100 ° F). Костер, топленный древесным углем и дровами, может иметь температуру до 1100 ° C (2000 ° F), как и лабораторная горелка Бунзена. Конечно, внутренняя температура Солнца в 2000000 ° C (3600000 ° F) делает все эти значения довольно тривиальными.
Связаны ли температура и цвет пламени напрямую?
Как вы узнали, и тип материала, сжигаемого в огне, и температура огня влияют на получаемые цвета. Кроме того, как показывает пример двух сильно различающихся температур свечей, любой огонь почти обязательно имеет диапазон температур в пределах этого (что иногда объясняет большое количество цветовых вариаций) наблюдаемый).
Когда что-то нагревается, оно сначала превращается в газ (чего вы обычно не видите). Эти молекулы газа затем вступают в реакцию с кислородом, если они на самом деле являются горючими молекулами. Было бы типично увидеть огонь, состоящий из однородного материала и нагреваемый контролируемым образом. красноватое, затем оранжевое и, наконец, ярко-желтое пламя, демонстрирующее увеличение энергии и тепла выпущенный.
Если вы зажжете и внимательно изучите свечу, вы, вероятно, заметите, что значительная часть внешнего ядра синего цвета, что обычно не наблюдается, например, в каминах. Учитывая разницу температур, указанную для этих пожаров, это совсем не удивительно.
Таблица цветовой температуры пламени
Хотя источники несколько различаются, можно построить достаточно надежную диаграмму, показывающую взаимосвязь между температурой пламени и цветом пламени в видимом спектре света.
-
Темно-красный (первое видимое свечение): от 500 до 600 ° C (от 900 до 1100 ° C).
° F) * Тускло-красный: от 600 до 800 ° C (от 1100 до 1650
° F) * Ярко-вишнево-красный: от 800 до 1000 ° C (от 1650 до 1800
° F) * Оранжевый: от 1000 до 1200 ° C (от 1800 до 2100
° F) * Ярко-желтый: от 1200 до 1400 ° C (от 2100 до 2500
° F) * Белый: от 1400 до 1600 ° C (от 2500 до 2900
° F)
Достаточно высокие температуры, чтобы вызвать синее пламя, необычны для костров, поэтому они чаще наблюдаются при использовании металлов, например, при сварке,