Kakšne so barve ognja in kako vroče so?

Ko pomislite na tipičen nadzorovan ogenj, na primer na ogenj ali kres, se mnogi pridevniki, ki vam pridejo na misel, verjetno nanašajo na toploto in temperaturo: Vroče. Bučanje. Praženje. Po drugi strani pa imate lahko tudi številne vizualne vtise: Peneče. Svetleče. Ples.

Tako kot barve pojavljajo se v različnih odtenkih, intenzitetah in na fizičnih medijih, kot so slikarstvo in oblačila, lahko predstavljajo tudi enako očitno paleto vizualnih "okusov", kadar je medij tisto, kar poznate ogenj. To je smiselno, saj je ogenj pravičen... res vroča svetloba. Ali pač?

Ko se zgodi, so barve, ki jih vidite v ognju, v korelaciji s temperaturo v ognju, tako da lahko pričakujete videti pogosteje nekatere barve v vročih plamenih in druge, ko se stvari šele kuhajo ali umirajo ven Toda razmere so bolj zapletene kot tiste, kajti točno tisto, kar gori v danem ognju, vpliva tudi na prikaz barv v goreči mešanici.

Kar vidite kot svetlobo, je dejansko elektromagnetno sevanje (EM), pri čemer je vidna svetloba ena izmed številnih vrst EM in zaseda le majhen del celotnega EM spektra. Za EM valove so značilni valovna dolžina, razdalja med ustreznimi točkami vzdolž grapiranega EM vala in frekvenca, število valovnih dolžin na sekundo, ki prečkajo fiksno točko.

• Izdelek izdelka valovna dolžina (λ) in frekvenca (ν) EM vala je vedno svetlobna hitrost c (3

  × 10⁸ m / s) ne glede na vrsto EM valovanja.

Območje valovnih dolžin pod približno 440 nanometri (4,4 × 10⁷ m) vključuje radijske valove na spodnjem koncu, nato mikrovalove. Nad približno 7 × 10⁷ m, pojavijo se rentgenski in gama žarki; ti imajo visoke frekvence in so zaradi tega povezani z višjo energijo. To vpliva na barve, ki se svetijo v plamenih.

Sam spekter vidne svetlobe (4,4 × 10⁷ do 7 × 10⁷ m) vključuje sevanje, ki ga človeško oko zazna kot rdečo, oranžno, rumeno, zeleno, modro, indigo in vijolično (slavni "Roy G. Biv "osnovnošolskih poukov naravoslovja). Kot boste videli, se ta vrstni red prenaša v ogenj, čeprav z nepopolno zvestobo.

Razlog, da večina požarov, ki jih boste verjetno opazili na Zemlji, je ta, da nekakšen material zgoreva, kar zahteva prisotnost kisikovega plina (O₂). Na to, kako vroče gori plamen, lahko vplivajo različni dejavniki, vključno z naravo materiala (očitno bencin zelo dobro gori; vode, ne toliko) in ali se z naraščajočim ognjem "napaja" z več materiala in kisika.

Vročina ima enote energije in si jo lahko predstavljamo kot količino, ki se premika iz regij z višjo gostoto v regije z manjšo gostoto, kot pri preprosti difuziji molekul. Svetloba in toplota sta (na splošno zaželena!) Produkta požara in kot je navedeno zgoraj, so svetlobni valovi povezani z energijo sorazmerno s svojo frekvenco. Ta hitrejša nihanja povzročajo večje sproščanje toplote, to pa je povezano z višjimi temperaturami znotraj in v bližini plamena.

Številni materiali ob zgorevanju proizvajajo značilne barve. Na primer, element natrij, ki v kombinaciji s klorom tvori navadno sol (NaCl), pri sežiganju ustvari svetlo oranžno barvo. Natrij najdemo v večini vrst lesa, zato bi bilo nenavadno, če bi ogenj sestavili iz običajnih vej in palic in ne bi imel vsaj nekaj oranžne ali temno rumene barve.

The modra v lesenih plamenih pogosto prihaja iz elementov ogljika in vodika, ki v zgornjem delu spektra vidne svetlobe oddajajo svetlobo in tako ustvarjajo modre in vijolične odtenke. Znano je, da kovinski baker obarva zeleno, če je dovolj dolgo izpostavljen zraku; bakrove spojine pri izgorevanju ustvarjajo zelene ali modre barve. Kovinski litij, ki učinkovito zaokroži celoten mavrični spekter znotraj tega enega odseka, gori rdeče.

• V središču zelo vročega ognja lahko vidite dolgočasen oranžni sijaj ali celo nenavaden temen prostor. To je znano kot sevanje črnih telesin je značilen za zelo visoke temperature (na primer značilnost zvezd). Kovine, ki se lahko še bolj segrejejo, napredujejo skozi druge barve te vrste sevanja (torej proti vijoličnemu koncu vidnega spektra).

Zdaj kuhaš! Torej, preden si ogledamo, kakšne barve lahko pričakujemo pri požarih pri dani temperaturi, je to koristno je poznati razpon temperatur, ki nastanejo pri vrstah požarov, ki jih lahko naletite in poiščete barve. Navsezadnje to niso informacije, ki jih večina ljudi hrani v glavi ali so kje pri roki na svojih pametnih telefonih.

Plamen tipične sveče ima zunanje jedro, ki gori pri približno 1.400 ° C (približno 2.500 ° F), medtem ko jedro plamena gori pri 800 ° C (1.450 ° F). To so izredne temperature za tako majhen plamen! Stene gospodinjske peči lahko medtem dosežejo temperaturo okoli 500 ° C (900 ° F); to pomeni, da temperatura pečenja ali pečenja doseže le približno polovico temperature v kovini v stenah.

Če imate v svojem domu kamin, ki ga radi ogrejete na diskretni razdalji, plamen, ki zagotavlja toploto, hrumi pri približno 600 ° C (1100 ° F). Kres, prežgan z ogljem in lesom, lahko doseže do 1100 ° C (2.000 ° F), tako kot laboratorijski gorilnik Bunsen. Seveda so zaradi sončne notranje temperature 2 000 000 ° C (3 600 000 ° F) vse te vrednosti videti precej malenkostne.

Kot ste že izvedeli, tako vrsta materiala, ki gori v ognju, kot tudi temperatura ognja vplivata na barve, ki jih vidite. Kot kaže tudi primer dveh zelo različnih temperatur sveč, je vsak požar skorajda zagotovo ima v njem razpon temperatur (včasih pojasni veliko količino barvnih sprememb opaženo).

Ko se nekaj segreje, se najprej spremeni v plin (nekaj, česar običajno ne morete opaziti). Te molekule plinov nato reagirajo s kisikom, če so v resnici gorljive molekule. Značilno bi bilo videti ogenj, sestavljen iz enotnega materiala in nadzorovano ogrevan rdečkast, nato oranžen in na koncu svetlo rumen plamen, ki kaže na povečano energijo in toploto izpuščen.

Če prižgete in natančno preučite svečo, boste verjetno opazili, da je precejšen del zunanjega jedra modre barve, česar na primer pri kaminih običajno ni veliko videti. Glede na razlike v temperaturah, podane za te požare, to sploh ni presenetljivo.

Medtem ko se viri nekoliko razlikujejo, je mogoče sestaviti dovolj zanesljiv grafikon, ki prikazuje razmerje med temperaturo plamena in barvo plamena v spektru vidne svetlobe.

• Temno rdeča (prvi viden sijaj): 500 do 600 ° C (900 do 1100

  ° F) * Temno rdeča: 600 do 800 ° C (1.100 do 1.650

  ° F) * Svetlo češnjevo rdeča: 800 do 1.000 ° C (1.650 do 1.800

  ° F) * oranžna: 1.000 do 1.200 ° C (1.800 do 2.100

  ° F) * Svetlo rumena: 1.200 do 1.400 ° C (2.100 do 2.500

  ° F) * bela: 1.400 do 1.600 ° C (2.500 do 2.900

  ° F)

Dovolj visoke temperature za ustvarjanje modrega ognja so pri tabornih ognjih nenavadne, zato jih pogosteje opazimo pri uporabi kovin, kot pri varjenju,