Elden är varm eftersom termisk energi (värme) frigörs när kemiska bindningar bryts och bildas under a förbränning reaktion. Förbränning förvandlar bränsle och syre till koldioxid och vatten. Energi är krävs för att starta reaktionen, bryta bindningar i bränslet och mellan syreatomer, men mycket mer energi frigörs när atomer binds samman till koldioxid och vatten.
Bränsle + syre + energi → koldioxid + vatten + mer energi
Både lätt och värme släpps som energi. Flammor är synliga bevis på denna energi. Flammor består mestadels av heta gaser. Bärnor glöder eftersom saken är tillräckligt varm för att släppa glödljus (ungefär som en braskamin), medan lågor avger ljus från joniserade gaser (som en lysrör). Brandljus är en synlig indikation på förbränningsreaktionen, men värmeenergi (värme) kan också vara osynlig.
Varför eld är het
I ett nötskal: Elden är varm eftersom energin lagrad i bränsle släpps plötsligt. Den energi som krävs för att starta den kemiska reaktionen är mycket mindre än den frigjorda energin.
Key Takeaways: Varför är Fire Hot?
- Elden är alltid het, oavsett bränsle som används.
- Även om förbränning kräver aktiveringsenergi (tändning) överstiger den frigjorda nettovärmen den energi som krävs.
- Att bryta den kemiska bindningen mellan syre-molekyler absorberar energi, men bildar de kemiska bindningarna för produkterna (koldioxid och vatten) frigör mycket mer energi.
Hur het är eld?
Det finns ingen enskild temperatur för eld eftersom mängden termisk energi som släpps beror på flera faktorer, inklusive den kemiska sammansättningen av bränslet, tillgängligheten av syre och den del av flamman som är mätt. En vedeld kan överstiga 1100 ° Celsius (2012 ° Fahrenheit), men olika träslag brinner kl olika temperaturer. Till exempel producerar tall mer än dubbelt så mycket värme som gran eller pil och torrt trä brinner varmare än grönt trä. Propan i luft brinner vid en jämförbar temperatur (1980 ° Celsius), men ändå mycket varmare i syre (2820 ° Celsius). Andra bränslen som acetylen i syre (3100 ° Celsius) brinner varmare än något trä.
Färgen på en eld är en grov mätare av hur varm den är. Djup röd eld är cirka 600-800 ° Celsius (1112-1800 ° Fahrenheit), orange-gul är cirka 1100 ° Celsius (2012 ° Fahrenheit), och en vit flamma är varmare fortfarande, från 1300-1500 Celsius (2400-2700 ° Fahrenheit). En blå låga är den hetaste av alla, från 1400-1650 ° Celsius (2600-3000 ° Fahrenheit). En blå gasflamma hos en Bunsen-brännare är mycket varmare än den gula lågan från ett vaxljus!
Hetaste delen av en flamma
Den hetaste delen av en låga är punkten för maximal förbränning, som är den blå delen av en låga (om lågan brinner så varm). Men de flesta studenter som utför vetenskapliga experiment får höra att använda toppen av lågan. Varför? Eftersom värmen stiger är toppen av flammans kon en bra uppsamlingspunkt för energin. Dessutom har flammans kon en relativt konstant temperatur. Ett annat sätt att mäta regionen med mest värme är att leta efter den ljusaste delen av en låga.
Roligt faktum: hetaste och coolaste lågor
Den hetaste flamman som någonsin producerats var vid 4990 ° Celsius. Denna eld bildades med användning av dicyanoacetylen som bränsle och ozon som oxidationsmedel. Kallt eld kan också göras. Till exempel kan en låga kring 120 ° C bildas med användning av en reglerad luft-bränsleblandning. Eftersom en sval låga knappt ligger över kokpunkten för vatten, är den här typen av eld svår att underhålla och går lätt ut.
Roliga brandprojekt
Lär dig mer om eld och lågor genom att utföra intressanta vetenskapsprojekt. Lär dig till exempel hur metallsalter påverkar flamfärgen efter gör grön eld. Använd kemi för att starta eld utan att använda tändstickor. Vill du ha ett riktigt spännande projekt? Ge eldning ett försök.
Källa
- Schmidt-Rohr, K (2015). "Varför förbränningar är alltid exoterma, vilket ger cirka 418 kJ per mol O2". J. Chem. Educ. 92 (12): 2094–99. doi:10,1021 / acs.jchemed.5b00333