Ce conține focul și din ce este alcătuit? Cu toții știm că focul generează căldură și lumină, dar v-ați întrebat vreodată care este compoziția sa chimică sau starea materiei?
Din ce este creat focul?
O flacără este un amestec complex format din combustibil, lumină, solide și gaze care contribuie la formarea și întreținerea focului. Arderea incompletă produce funingine, compusă în principal din carbon.
Focul este, în principal, o stare a materiei cunoscută sub numele de plasmă. Totuși, anumite părți ale flăcării conțin și solide sau gaze. Compoziția chimică exactă a focului depinde de natura combustibilului și a oxidantului utilizat. Majoritatea flăcărilor sunt formate din dioxid de carbon (CO₂), vapori de apă (H₂O), azot (N₂) și oxigen (O₂).[sursa]
Ce conține focul?
Focul este rezultatul unei reacții chimice denumite combustie. La un anumit punct al acestei reacții, cunoscut drept punct de aprindere, se formează flăcările. În mod obișnuit, acestea sunt compuse din dioxid de carbon, vapori de apă, oxigen și azot.
Într-o reacție de combustie standard, un combustibil pe bază de carbon arde în prezența oxigenului din aer. În acest proces, focul conține în principal gaze precum dioxid de carbon, apă, azot și oxigen. Totuși, arderea incompletă poate genera și alte componente.
Funinginea, de exemplu, este un produs comun al combustiei incomplete și este alcătuită în principal din carbon, dar poate include și molecule organice complexe. Alte gaze care pot fi prezente includ monoxidul de carbon (CO), oxizi de azot (NOₓ) și oxizi de sulf (SOₓ).
Flacăra unei lumânări, de exemplu, este compusă din vapori de apă, dioxid de carbon, oxigen, azot, funingine incandescentă (care emite lumină) și căldura generată de reacția chimică.
Focul fără oxigen
Deși oxigenul este cel mai comun oxidant utilizat în procesele de ardere, focul nu depinde exclusiv de acesta. Alte substanțe chimice pot acționa ca oxidanți.
De exemplu, arderea hidrogenului (H₂) în prezența clorului (Cl₂) produce o flacără, iar produsul reacției este clorura de hidrogen (HCl). În acest caz, focul este format din hidrogen, clor, clorură de hidrogen, lumină și căldură.
Alte combinații care pot genera foc includ reacțiile dintre hidrogen și fluor (F₂) sau între hidrazină (N₂H₄) și tetroxidul de azot (N₂O₄).
Starea de materie a focului
În flacăra unei lumânări sau a unui foc mic, cea mai mare parte a materiei din flacără constă în gaze fierbinți. Totuși, un foc extrem de fierbinte poate elibera suficientă energie pentru a ioniza atomii gazoși, formând astfel starea de materie cunoscută sub numele de plasmă. Exemple de focuri care conțin plasmă includ cele generate de torțele cu plasmă sau reacția termică.
Principalele diferențe dintre gaze și plasmă constau în distanța dintre particule și sarcina electrică a acestora. Gazele sunt formate din molecule, atomi și ioni care sunt relativ distanțați, însă în plasmă particulele sunt mult mai dispersate și aproape exclusiv încărcate electric (ioni).
De ce este focul cald?
Focul emite căldură și lumină deoarece reacția chimică ce produce flăcările este exotermică – eliberează mai multă energie decât este necesară pentru a o iniția sau întreține.
Pentru ca arderea să aibă loc și să formeze flăcări, trebuie să fie prezente trei elemente esențiale: combustibil, oxigen și energie (de obicei sub formă de căldură). Odată ce energia inițială declanșează reacția, aceasta continuă atâta timp cât combustibilul și oxigenul sunt disponibile.
Focul rece
Deși toate focurile produc căldură, unele ard la temperaturi mai scăzute decât altele. Focul rece se referă la un tip de ardere care are loc sub o temperatură de aproximativ 400 °C (752 °F). La aceste temperaturi, flacăra devine invizibilă, dar reacția chimică continuă.
Focul rece este rar pe Pământ, însă a fost produs de oameni de știință în spațiu, în condiții de microgravitație. Într-un astfel de mediu, focul arde cu o flacără sferică. Spre deosebire de combustia obișnuită, unde căldura și gravitația împing produsele de ardere departe de reacție, într-un foc rece aceste produse rămân în apropierea reacției și continuă să participe. În cele din urmă, un foc rece poate consuma complet reziduurile rezultate.
Pe Pământ, flăcările mai reci pot fi generate de anumiți combustibili volatili. De exemplu, alcoolul produce o flacără mai rece decât acetilena. Disponibilitatea oxigenului joacă, de asemenea, un rol crucial. În condiții de oxigen limitat, reacția chimică este mai lentă, ceea ce face ca focul să fie mai rece.
Abonaţi-vă la newsletter folosind butonul de mai jos, pentru a primi - periodic şi gratuit - o notificare pe adresa de email atunci când publicăm articole interesante:
