Vatra je vruća jer se toplinska energija (toplina) oslobađa kada se prekinu kemijske veze i formiraju tijekom sagorijevanje reakcija. Izgaranje pretvara gorivo i kisik u ugljični dioksid i vodu. Energija je potreban za pokretanje reakcije, razbijanje veza u gorivu i između atoma kisika, ali puno oslobađa se više energije kada se atomi povezuju u ugljični dioksid i vodu.
Gorivo + kisik + energija → ugljični dioksid + voda + više energije
I svjetlo i toplina oslobađaju se kao energija. Plamenovi su vidljivi dokaz ove energije. Plamen se sastoji uglavnom vrućih plinova. Ugljenka svijetli jer je materija dovoljno vruća da emitira žarulju sa žarnom niti (slično kao plamenik peći), dok plamenovi emitiraju svjetlost iz ioniziranih plinova (poput fluorescentne žarulje). Vatrena svjetlost je vidljivi pokazatelj reakcije izgaranja, ali toplinska energija (toplina) također može biti nevidljiva.
Zašto je vatra vruća
Ukratko: vatra je vruća jer se energija pohranjena u gorivu naglo oslobađa. Energija potrebna za pokretanje kemijske reakcije mnogo je manja od energije koja se oslobađa.
Ključni postupci: Zašto je vatra vruća?
- Vatra je uvijek vruća, bez obzira na gorivo koje se koristi.
- Iako je za izgaranje potrebna energija aktiviranja (paljenje), oslobođena toplina prelazi potrebnu energiju.
- Razbijanjem kemijske veze između molekula kisika apsorbira se energija, ali formiranjem kemijskih veza proizvoda (ugljični dioksid i voda) oslobađa se puno više energije.
Koliko je vruće vatre?
Ne postoji jedinstvena temperatura za požar, jer količina toplinske energije koja se oslobađa ovisi o nekoliko čimbenici, uključujući kemijski sastav goriva, dostupnost kisika i količinu plamena koji se nalazi izmjeriti. Vatra na drva može prelaziti 1100 ° Celzijusa (2012 ° Fahrenheit), ali različite vrste drva sagorijevaju na različite temperature. Na primjer, bor proizvodi više nego dvostruko više topline od jele ili vrbe, a suho drvo gori gori od zelenog drva. Propan u zraku sagorijeva na usporedivoj temperaturi (1980 ° C), a još vruće na kisiku (2820 ° Celzijevih stupnjeva). Ostala goriva poput acetilena u kisiku (3100 ° Celzija) izgaraju toplije od bilo kojeg drva.
Boja vatre je otprilike koliko je vruće. Duboka crvena vatra je oko 600-800 ° Celzijusa (1112-1800 ° Fahrenheita), narančasto-žuta je oko 1100 ° Celzijusa (2012 ° Fahrenheit), a bijeli plamen je još topliji, kreće se od 1300-1500 Celzija (2400-2700 ° Fahrenheita). Plavi plamen je najtopliji od svih, kreće se od 1400-1650 ° Celzijusa (2600-3000 ° Fahrenheita). Plavi plamen plamen Bunsenove plamenika mnogo je vrući od žutog plamena voštane svijeće!
Najtopliji dio plamena
Najtopliji dio plamena je točka maksimalnog izgaranja, a to je plavi dio plamena (ako plamen gori tako vruće). Međutim, većini učenika koji izvode naučne eksperimente poručuje se da koriste vrh plamena. Zašto? Budući da se diže toplina, tako je vrh konusa plamena dobro mjesto za prikupljanje energije. Također, konus plamena ima prilično konzistentnu temperaturu. Drugi način za odmjeravanje područja najviše topline je traženje najsjajnijeg dijela plamena.
Zabavna činjenica: najtopliji i najhladniji plamen
Najtopliji plamen ikad proizveden bio je na 4990 ° Celzijusa. Ovaj požar nastao je korištenjem dicianoacetilena kao goriva i ozona kao oksidansa. Može se napraviti i hladna vatra. Na primjer, plamen oko 120 ° C može se stvoriti pomoću regulirane smjese zraka i goriva. No, budući da hladan plamen jedva prelazi vrelište vode, ovu je vrstu vatre teško održavati i lako se gasi.
Zabavni vatrogasni projekti
Saznajte više o vatri i plamenu izvođenjem zanimljivih znanstvenih projekata. Na primjer, naučite kako metalne soli utječu na boju plamena praveći zelenu vatru. Koristite kemiju za započnite vatru bez upotrebe šibica. Spremni za uistinu uzbudljiv projekt? Dati vatrogasni pokušaj.
Izvor
- Schmidt-Rohr, K (2015). "Zašto su izgaranja uvijek egzotermna, prinoseći oko 418 kJ po molu O2". J. Chem. EDUC. 92 (12): 2094–99. dOI:10,1021 / acs.jchemed.5b00333