Почему огонь горячий? Насколько это горячо?

Огонь горячий, потому что тепловая энергия (тепло) выделяется, когда химические связи разрушаются и образуются во время сгорание реакция. Сжигание превращает топливо и кислород в углекислый газ и воду. Энергия требуется, чтобы начать реакцию, разрывая связи в топливе и между атомами кислорода, но много больше энергии высвобождается когда атомы связываются вместе в углекислый газ и воду.

Топливо + Кислород + Энергия → Двуокись углерода + Вода + Больше энергии

И свет и высокая температура выпущены как энергия. Пламя является видимым доказательством этой энергии. Пламя состоит в основном из горячих газов. Угли тлеют, потому что вещество достаточно горячее, чтобы излучать лампу накаливания (подобно печной горелке), в то время как пламя излучает свет от ионизированных газов (например, люминесцентных ламп). Огненный свет является видимым признаком реакции горения, но тепловая энергия (тепло) также может быть невидимой.

В двух словах: огонь горячий, потому что энергия, запасенная в топливе, высвобождается внезапно. Энергия, необходимая для начала химической реакции, намного меньше энергии, выделяемой.

Ключевые выводы: почему огонь горячий?

Для огня не существует единой температуры, потому что количество выделяемой тепловой энергии зависит от нескольких факторы, включая химический состав топлива, доступность кислорода и часть пламени, являющегося измеряется. Пожар в лесу может превышать 1100 ° по Цельсию (2012 ° по Фаренгейту), но различные виды древесины горят при разные температуры. Например, сосна производит вдвое больше тепла, чем пихта или ива, а сухое дерево горит горячее, чем зеленое дерево. Пропан в воздухе горит при сравнимой температуре (1980 ° С), но в кислороде намного горячее (2820 ° С). Другие виды топлива, такие как ацетилен в кислороде (3100 ° С), горят горячее, чем любое дерево.

Цвет огня - приблизительный показатель того, насколько жарко. Глубокий красный огонь составляет около 600-800 ° по Цельсию (1112-1800 ° по Фаренгейту), оранжево-желтый около 1100 ° по Цельсию (2012 ° по Фаренгейту), и белое пламя еще горячее, в диапазоне 1300-1500 по Цельсию (2400-2700 ° Фаренгейт). Голубое пламя - самое горячее, оно колеблется в пределах 1400-1650 градусов по Цельсию (2600-3000 градусов по Фаренгейту). Голубое газовое пламя горелки Бунзена намного горячее, чем желтое пламя от восковой свечи!

Самая горячая часть пламени - это точка максимального сгорания, то есть синяя часть пламени (если пламя горит таким горячим). Однако большинству студентов, выполняющих научные эксперименты, говорят, что они используют верхнюю часть пламени. Почему? Из-за повышения температуры верхняя часть конуса пламени является хорошей точкой сбора энергии. Также конус пламени имеет довольно постоянную температуру. Еще один способ измерить область наибольшего тепла - это найти самую яркую часть пламени.

Самое горячее пламя, которое когда-либо было произведено, было при 4990 ° С. Этот пожар возник с использованием дицианоацетилена в качестве топлива и озона в качестве окислителя. Прохладный огонь также может быть сделан. Например, пламя около 120 ° С может быть сформировано с использованием регулируемой воздушно-топливной смеси. Однако, поскольку холодное пламя едва превышает температуру кипения воды, этот тип огня трудно поддерживать и он легко гаснет.

Узнайте больше об огне и пламени, выполняя интересные научные проекты. Например, узнать, как соли металлов влияют на цвет пламени разводить зеленый огонь. Используйте химию, чтобы начать огонь без использования спичек. Готовы к действительно захватывающему проекту? Дать огненное дыхание попытка.

• Шмидт-Рор, К (2015). «Почему горения всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль О₂". J. Химреагент Образа. 92 (12): 2094–99. DOI:10,1021 / acs.jchemed.5b00333