Cómo funciona el fuego
Típicamente, el fuego proviene de una reacción química entre el oxígeno de la atmósfera y algún tipo de combustible (madera o gasolina, por ejemplo). Por supuesto, la madera y la gasolina no arden espontáneamente sólo porque estén rodeadas de oxígeno. Para que se produzca la reacción de combustión, hay que calentar el combustible hasta su temperatura de ignición.
Ésta es la secuencia de acontecimientos en un típico incendio de madera:
Atención
Algo calienta la madera hasta una temperatura muy alta. El calor puede provenir de muchas cosas diferentes… una cerilla, una luz enfocada, la fricción, un rayo, otra cosa que ya esté ardiendo…
Cuando la madera alcanza unos 300 grados Fahrenheit (150 grados Celsius), el calor descompone parte del material de celulosa que compone la madera.
Una parte del material descompuesto se libera en forma de gases volátiles. Estos gases los conocemos como humo. El humo es un compuesto de hidrógeno, carbono y oxígeno. El resto del material forma el carbón vegetal, que es casi carbono puro, y las cenizas, que son todos los minerales incombustibles de la madera (calcio, potasio, etc.). El carbón vegetal es lo que se compra cuando se adquiere carbón vegetal. El carbón vegetal es madera que se ha calentado para eliminar casi todos los gases volátiles y dejar el carbón. Por eso un fuego de carbón vegetal arde sin humo.
La combustión real de la madera se produce entonces en dos reacciones distintas:
«- Cuando los gases volátiles se calientan lo suficiente (unos 500 grados F (260 grados C) para la madera), las moléculas del compuesto se rompen, y los átomos se recombinan con el oxígeno para formar agua, dióxido de carbono y otros productos. En otras palabras, se queman.
- El carbono del carbón vegetal también se combina con el oxígeno, y esta es una reacción mucho más lenta. Por eso el carbón en una barbacoa puede permanecer caliente durante mucho tiempo.
Un efecto secundario de estas reacciones químicas es mucho calor. El hecho de que las reacciones químicas en un fuego generen mucho calor nuevo es lo que sostiene el fuego. Muchos combustibles arden en un solo paso. La gasolina es un buen ejemplo. El calor vaporiza la gasolina y todo arde como un gas volátil. No hay carbón. Los humanos también han aprendido a dosificar el combustible y a controlar el fuego. Una vela es una herramienta para vaporizar y quemar lentamente la cera.
A medida que se calientan, los átomos de carbono ascendentes (así como los átomos de otros materiales) emiten luz. Este efecto de «el calor produce luz» se llama incandescencia, y es el mismo tipo de cosa que crea la luz en una bombilla. Es lo que provoca la llama visible. El color de la llama varía según lo que se esté quemando y lo caliente que esté. La variación del color dentro de una llama está causada por una temperatura desigual. Normalmente, la parte más caliente de una llama -la base- brilla en azul, y las partes más frías de la parte superior brillan en naranja o amarillo.
Además de emitir luz, las partículas de carbono ascendentes pueden acumularse en las superficies circundantes como hollín.
«Lo peligroso de las reacciones químicas del fuego es el hecho de que se autoperpetúan. El calor de la propia llama mantiene el combustible a la temperatura de ignición, por lo que sigue ardiendo mientras haya combustible y oxígeno a su alrededor. La llama calienta el combustible circundante, por lo que también libera gases. Cuando la llama enciende los gases, el fuego se extiende.
En la Tierra, la gravedad determina cómo arde la llama. Todos los gases calientes de la llama están mucho más calientes (y menos densos) que el aire circundante, por lo que se mueven hacia arriba, hacia una presión más baja. Por eso el fuego suele propagarse hacia arriba, y también por eso las llamas siempre están «apuntando» hacia arriba. Si se encendiera un fuego en un entorno de microgravedad, por ejemplo a bordo del transbordador espacial, se formaría una esfera.