Огонь – это твердое тело, жидкость, газ или плазма?

Огонь, конечно, не твердое тело и не жидкость, но и не газ и не плазма.

В смеси с воздухом огонь больше похож на газ. Однако огонь отличается от газа, поскольку газ может существовать в этом состоянии бесконечно долго, а огонь всегда со временем угаснет.

Еще одно заблуждение состоит в том, что огонь — это плазма, четвертое состояние материи, в котором атомы лишены электронов. Плазма образуется только тогда, когда газ подвергается воздействию электрического поля или нагревается до тысяч или десятков тысяч градусов. Огонь горит при температуре такого топлива, как дерево и бумага, всего в несколько сотен градусов, что намного ниже обычного порога плазмы.

Так что же такое огонь?

Огонь на самом деле вовсе не является физическим явлением, а представляет собой чувственное переживание человеком химической реакции, называемой горением.

В некотором смысле огонь подобен сенсорному сигналу о том, что происходит химическая реакция, подобно листьям, меняющим цвет осенью, запаху созревающих фруктов или мерцающему свету светлячков.

Разница в том, что огонь задействует одновременно несколько чувств, создавая более захватывающий опыт. Топливо, тепло и кислород объединяются, создавая горение.

При разжигании костра, когда дрова нагреваются до температуры горения, их клеточные стенки разлагаются, выделяя в воздух сахара и другие молекулы. Эти молекулы вступают в реакцию с кислородом воздуха с образованием CO2 и воды.

В это время вода, стоящая в бревнах, испаряется, расширяется, раскалывает окружающую древесину, а затем вырывается наружу, создавая хлопающий звук. Когда огонь нагревается, CO2 и водяной пар, образующиеся при горении, также расширяются и поднимаются в тонкий столб. Гравитация заставляет пламя принимать характерную форму бамбукового побега.

Без гравитации молекулы не могут разделиться из-за плотности. В это время пламя будет иметь совершенно другую форму.

Люди могут видеть все это, потому что горение также производит свет. Цвет света, образующегося при горении, зависит от температуры молекул. Самое горячее пламя белое или синее.

На цвет огня также может влиять тип молекул в огне. Например, непрореагировавшие атомы углерода древесных бревен образуют небольшие кусочки сажи, которые летят в огонь, излучая оранжево-желтый свет. Такие вещества, как медь, хлорид кальция, хлорид калия, могут придавать огню свои характерные цвета.

При горении огонь также продолжает выделять тепло. Тепло поддерживает огонь, поддерживая температуру топлива на уровне или выше температуры воспламенения.

Но в конечном итоге даже в самых горячих пожарах закончится топливо или кислород, и они исчезнут с дымом, как будто их никогда и не было.

Сэмюэл Дэниел

Обновление от 10 июня 2024 г.