Vad är färgerna på en eld och hur heta är de?

När du tänker på en typisk kontrollerad brand, till exempel ett lägereld eller en bål, gäller många av de adjektiv som kommer att tänka på troligen värme och temperatur: Varm. Rytande. Rostning. Å andra sidan kan du också ha ett antal visuella intryck: Gnistrande. Skimrande. Dans.

Precis som färger visas i en mängd olika nyanser, intensiteter och på fysiska medier som målning och kläder, de kan också presentera samma uppenbara utbud av visuella "smaker" när mediet är vad du känner till brand. Detta är vettigt, eftersom eld är rättvis... riktigt varmt ljus. Eller är det?

När det händer korrelerar färgerna du ser i eld med temperaturen i elden så att du kan förvänta dig att se vissa färger oftare i hetare lågor och andra när saker bara blir matlagande eller döende ut. Men situationen är mer komplicerad än så för exakt vad som brinner i en viss eld påverkar också färgerna i den flammande blandningen.

Vad du ser som ljus är faktiskt elektromagnetisk strålning (EM), synligt ljus är en av ett antal typer av EM och upptar bara en liten del av hela EM-spektrumet. EM-vågor kännetecknas av en våglängd, avståndet mellan motsvarande punkter längs en grafisk EM-våg och en frekvens, antalet våglängder per sekund som passerar en fast punkt.

• Produkten av våglängd (λ) och frekvens (v) för en EM-våg är alltid ljusets hastighet c (3

  × 10⁸ m / s) oavsett EM-vågtyp.

Räckvidden för våglängder under cirka 440 nanometer (4,4 × 10⁷ m) inkluderar radiovågor i den nedre änden, sedan mikrovågor. Över ca 7 × 10⁷ m, röntgenstrålar och gammastrålar uppträder; dessa har höga frekvenser och är associerade med högre energi som ett resultat. Detta har konsekvenser för färgerna som lyser i lågor.

Själva det synliga ljusspektret (4,4 × 10⁷ till 7 × 10⁷ m) inkluderar strålning som uppfattas av det mänskliga ögat som, i ordning, rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett (den berömda "Roy G. Biv "av grundskolavetenskapskurser). Som du ser kommer denna order att övergå till eld, om än med ofullständig trohet.

Anledningen till att de flesta bränder du sannolikt ser på jorden brinner är att någon form av material genomgår förbränning, och detta kräver närvaro av syrgas (O₂). Olika faktorer kan påverka hur hett flamman brinner, inklusive materialets natur (uppenbarligen bränner bensin mycket bra; vatten, inte så mycket) och huruvida det "drivs" med mer material och syre när elden växer.

Värme har enheter av energi och kan uppfattas som en mängd som rör sig från regioner med högre densitet till regioner med lägre densitet, som med den enkla diffusionen av molekyler. Ljus och värme är båda (i allmänhet önskvärt!) Bränder och som nämnts ovan är ljusvågor associerade med energi i proportion till frekvensen. Dessa snabbare svängningar resulterar i en större frigöring av värme, och detta är i sin tur förknippat med högre temperaturer i och nära lågan.

Många material producerar karakteristiska färger när de bränns. Till exempel, natriumelementet, som kombineras med klor för att bilda vanligt salt (NaCl), ger en ljus orange färg när den bränns. Natrium finns i de flesta träslag, så det skulle vara ovanligt att montera en eld från de vanliga grenarna och pinnarna och inte ha åtminstone någon orange eller mörkgul färg.

De blå som ofta ses i träflammor kommer från grundämnena kol och väte, som avger ljus i den övre änden av det synliga ljusspektret och därmed skapar blå och violetta nyanser. Metallkopparen är känd för att bli grön om den utsätts för luft tillräckligt länge; kopparföreningar skapar gröna eller blå färger när de bränns. Metalllitiumet, för att effektivt runda ut hela regnbågsspektret inom detta enda avsnitt, brinner rött.

• I mitten av en mycket varm eld kan du se en matt orange glöd eller till och med nyfiken mörkt utrymme. Detta kallas svart kroppsstrålningoch är kännetecknande för mycket höga temperaturer (till exempel är det en funktion av stjärnor). Metaller som kan värmas upp ännu mer genom andra färger av denna typ av strålning (det vill säga mot det synliga spektrumets violetta ände).

Nu lagar du mat! Så innan du tittar på vilka färger du kan förvänta dig av bränder som brinner vid en given temperatur är det bra att veta temperaturintervallet som produceras i de typer av bränder du är benägen att stöta på och söka efter färger. När allt kommer omkring är det inte information som de flesta håller inne i huvudet eller någonstans praktiskt på sina smartphones.

Flaman i ett typiskt ljus har en yttre kärna som brinner vid nära 1400 ° C (cirka 2500 ° F) medan flamens kärna brinner vid 800 ° C (1450 ° F). Dessa är extraordinära temperaturer för en så liten flamma! Väggarna i en hushållsugn kan under tiden nå temperaturer på cirka 500 ° C (900 ° F); det betyder att bakningstemperaturen bara når ungefär hälften av den i metallen i väggarna.

Om du har en öppen spis i ditt hem som du gillar att värma händerna på på ett diskret avstånd, brinner flammorna som ger värmen bort vid cirka 600 ° C (1100 ° F). Ett brasa eldat med kol och trä kan få upp till 1100 ° C, liksom en laboratoriebunsenbrännare. Naturligtvis gör solens inre temperatur på 2.000.000 ° C (3.600.000 ° F) alla dessa värden verkar triviala.

Som du har lärt dig påverkar både typen av material som bränns i en eld och temperaturen på en eld de färger du ser producerade. Som exemplet på de två väldigt olika ljustemperaturerna illustrerar är också en brand nästan vissa har temperaturintervall (förklarar en stor mängd färgvariation ibland observerade).

När något värms upp blir det först till gas (något du vanligtvis inte kan observera). Dessa gasmolekyler reagerar sedan med syret om de faktiskt är brännbara molekyler. Det skulle vara typiskt att se en eld bestående av ett enhetligt material och upphettas på ett kontrollerat sätt visa rödaktiga, sedan orange och slutligen ljusgula lågor, vilket visar ökande energi och värme släppte.

Om du tänder och studerar ett ljus noggrant kommer du antagligen att notera att en stor del av den yttre kärnan är blå, något som vanligtvis inte ses mycket i, säg, eldstäder. Med tanke på skillnaderna i temperaturer som ges för dessa bränder är det inte alls förvånande.

Medan källorna varierar något är det möjligt att konstruera ett tillräckligt tillförlitligt diagram som visar förhållandet mellan flamtemperatur och flamfärg över det synliga ljusspektret.

• Mörkröd (första synliga glöd): 500 till 600 ° C (900 till 1100

  ° F) * Tråkig röd: 600 till 800 ° C (1100 till 1650

  ° F) * Ljus körsbärsröd: 800 till 1000 ° C (1650 till 1800

  ° F) * Orange: 1000 till 1200 ° C (1800 till 2100

  ° F) * Ljusgul: 1200 till 1400 ° C (2100 till 2500

  ° F) * Vit: 1400 till 1600 ° C (2500 till 2900

  ° F)

Temperaturer som är tillräckligt höga för att producera blå lågor är ovanliga vid lägereldar, varför de oftare ses när metaller används, som vid svetsning,