Jak funguje oheň
Oheň typicky vzniká chemickou reakcí mezi kyslíkem v atmosféře a nějakým druhem paliva (například dřevem nebo benzínem). Dřevo a benzín samozřejmě nezahoří samovolně jen proto, že jsou obklopeny kyslíkem. Aby došlo ke spalovací reakci, musíte palivo zahřát na zápalnou teplotu.
Tady je sled událostí při typickém požáru dřeva:
Reklama
Něco zahřeje dřevo na velmi vysokou teplotu. Teplo může pocházet z mnoha různých věcí – od zápalky, soustředěného světla, tření, blesku, něčeho jiného, co už hoří…
Když dřevo dosáhne přibližně 300 stupňů Fahrenheita (150 stupňů Celsia), teplo rozloží část celulózy, která dřevo tvoří.
Část rozloženého materiálu se uvolňuje ve formě těkavých plynů. Tyto plyny známe jako kouř. Kouř jsou sloučeniny vodíku, uhlíku a kyslíku. Zbytek materiálu tvoří uhel, což je téměř čistý uhlík, a popel, což jsou všechny nespalitelné minerály ve dřevě (vápník, draslík atd.). Uhlí je to, co kupujete, když si koupíte dřevěné uhlí. Dřevěné uhlí je dřevo, které bylo zahřáto, aby se odstranily téměř všechny těkavé plyny a zůstal uhlík. To je důvod, proč oheň z dřevěného uhlí hoří bez kouře.
Samotné hoření dřeva pak probíhá ve dvou samostatných reakcích:
„
„- Když jsou těkavé plyny dostatečně horké (u dřeva asi 500 stupňů F (260 stupňů C)), se molekuly sloučeniny rozpadají a atomy se rekombinují s kyslíkem za vzniku vody, oxidu uhličitého a dalších produktů. Jinými slovy, hoří.
- Uhlík v dřevěném uhlíku se rovněž slučuje s kyslíkem, přičemž tato reakce probíhá mnohem pomaleji. Proto může dřevěné uhlí v grilu zůstat dlouho horké.
Vedlejším účinkem těchto chemických reakcí je velké množství tepla. To, že chemické reakce v ohni vytvářejí spoustu nového tepla, je to, co udržuje oheň. Mnoho paliv shoří najednou. Dobrým příkladem je benzín. Teplem se benzín vypaří a celý shoří jako těkavý plyn. Nevzniká žádný uhlík. Lidé se také naučili odměřovat palivo a kontrolovat oheň. Svíčka je nástroj pro pomalé odpařování a hoření vosku.
Při zahřívání vyzařují stoupající atomy uhlíku (ale i atomy jiných materiálů) světlo. Tento efekt „teplo vytváří světlo“ se nazývá inkandescence a je to stejný druh jevu, který vytváří světlo v žárovce. Je to to, co způsobuje viditelný plamen. Barva plamene se liší podle toho, co hoří a jak je to horké. Kolísání barvy uvnitř v plameni je způsobeno nerovnoměrnou teplotou. Obvykle nejžhavější část plamene – základna – svítí modře a chladnější části nahoře svítí oranžově nebo žlutě.
Kromě vyzařování světla se mohou stoupající částice uhlíku shromažďovat na okolních površích jako saze.
„Nebezpečné na chemických reakcích v ohni je skutečnost, že se samy obnovují. Teplo samotného plamene udržuje palivo na zápalné teplotě, takže hoří tak dlouho, dokud je kolem něj palivo a kyslík. Plamen zahřívá veškeré okolní palivo, takže se z něj uvolňují i plyny. Když plamen tyto plyny zapálí, oheň se rozšíří.
Na Zemi určuje způsob hoření plamene gravitace. Všechny horké plyny v plameni jsou mnohem teplejší (a méně husté) než okolní vzduch, takže se pohybují vzhůru směrem k nižšímu tlaku. Proto se oheň obvykle šíří vzhůru a také proto jsou plameny vždy „nasměrovány“ nahoru. Kdybyste zapálili oheň v prostředí mikrogravitace, například na palubě raketoplánu, vytvořil by kouli!