Dlaczego ogień jest gorący? Jak gorąco jest?

Ogień jest gorący, ponieważ energia cieplna (ciepło) jest uwalniana, gdy wiązania chemiczne są zrywane i tworzą się podczas spalanie odczyn. Spalanie zamienia paliwo i tlen w dwutlenek węgla i wodę. Energia jest wymagane do rozpoczęcia reakcji, zerwania wiązań w paliwie i między atomami tlenu, ale dużo więcej energii jest uwalniane kiedy atomy łączą się w dwutlenek węgla i wodę.

Paliwo + tlen + energia → dwutlenek węgla + woda + więcej energii

Zarówno lekki, jak i ciepło są uwalniane jako energia. Płomienie są widocznymi dowodami tej energii. Składają się płomienie głównie z gorących gazów. Żar świeci, ponieważ materia jest wystarczająco gorąca, aby emitować światło żarowe (podobnie jak palnik piecowy), podczas gdy płomienie emitują światło z jonizowanych gazów (jak świetlówka). Światło ognia jest widocznym wskaźnikiem reakcji spalania, ale energia cieplna (ciepło) również może być niewidoczna.

W skrócie: Ogień jest gorący, ponieważ energia zgromadzona w paliwie uwalnia się nagle. Energia potrzebna do rozpoczęcia reakcji chemicznej jest znacznie mniejsza niż energia uwolniona.

Kluczowe rzeczy na wynos: dlaczego ogień jest gorący?

Nie ma jednej temperatury dla ognia, ponieważ ilość uwalnianej energii cieplnej zależy od kilku czynniki, w tym skład chemiczny paliwa, dostępność tlenu i część płomienia umiarkowany. Pożar drewna może przekroczyć 1100 ° Celsjusza (2012 ° Fahrenheita), ale różne rodzaje drewna palą się w temperaturze różne temperatury. Na przykład sosna wytwarza ponad dwa razy więcej ciepła niż jodła lub wierzba, a suche drewno pali się bardziej niż drewno zielone. Propan w powietrzu pali się w porównywalnej temperaturze (1980 ° Celsjusza), ale znacznie gorętszej w tlenie (2820 ° Celsjusza). Inne paliwa, takie jak acetylen w tlenie (3100 ° Celsjusza) palą się bardziej niż jakiekolwiek drewno.

Kolor ognia to przybliżony wskaźnik tego, jak gorąco jest. Głęboki czerwony ogień wynosi około 600-800 ° Celsjusza (1112-1800 ° Fahrenheita), pomarańczowo-żółty około 1100 ° Celsjusza (2012 ° Fahrenheita), a biały płomień jest jeszcze cieplejszy, w zakresie od 1300-1500 stopni Celsjusza (2400-2700 ° Fahrenheit). Niebieski płomień jest najgorętszy ze wszystkich, od 1400-1650 ° Celsjusza (2600-3000 ° Fahrenheita). Niebieski płomień gazowy palnika Bunsena jest znacznie gorętszy niż żółty płomień świecy woskowej!

Najgorętszą częścią płomienia jest punkt maksymalnego spalania, którym jest niebieska część płomienia (jeśli płomień pali tak gorąco). Jednak większości uczniów przeprowadzających eksperymenty naukowe mówi się, aby używali szczytu płomienia. Dlaczego? Ponieważ wzrasta temperatura, więc wierzchołek stożka płomienia jest dobrym punktem gromadzenia energii. Również stożek płomienia ma dość stałą temperaturę. Innym sposobem pomiaru obszaru największej ilości ciepła jest poszukiwanie najjaśniejszej części płomienia.

Najgorętszy płomień, jaki kiedykolwiek wyprodukowano, miał temperaturę 4990 ° Celsjusza. Pożar powstał przy użyciu dicyjanoacetylenu jako paliwa i ozonu jako utleniacza. Można również rozpalić ogień. Na przykład, płomień o temperaturze około 120 ° C może powstać przy użyciu regulowanej mieszanki paliwowo-powietrznej. Ponieważ jednak chłodny płomień ledwie przekracza temperaturę wrzenia wody, ten rodzaj ognia jest trudny do utrzymania i łatwo gaśnie.

Dowiedz się więcej o ogniu i płomieniach, wykonując ciekawe projekty naukowe. Na przykład dowiedz się, jak sole metali wpływają na kolor płomienia rozpalać zielony ogień. Użyj chemii do rozpalić ogień bez użycia zapałek. Masz ochotę na naprawdę ekscytujący projekt? Dać wypróbować ogień.

• Schmidt-Rohr, K (2015). „Dlaczego spalanie jest zawsze egzotermiczne, przynosząc około 418 kJ na mol O₂". JOT. Chem. Educ. 92 (12): 2094–99. doi:10.1021 / acs.jchemed.5b00333