Что такое пламя свечи и чем оно отличается от костра или газовой плиты? (продолжительность блога 3 мин.)
Немного теории - горящие свечи
Чтобы пламя вообще горело, всегда необходимы три вещи: топливо, кислород и тепло.
Только когда все три компонента доступны в правильных пропорциях, свеча может загореться и излучать яркий свет. Напротив, пламя лабораторной горелки (или плиты) не светит сильно и имеет другой цвет. Причина - как часто химия и физика.
В случае свечи топливо представляет собой испаренный воск, кислород поступает из воздуха. Для начала процесса горения требуется температура воспламенения около 250 градусов. Если свеча горит, она сама выделяет необходимое тепло. Горелки в лабораториях в лабораториях - природный газ.
Немного теории - излучение, возникающее при горении свечи
Горение - это на самом деле химическая реакция. Итак, когда вы зажигаете что-то, вы становитесь чем-то вроде химика - вы запускаете определенную химическую реакцию. Суть горения свечи и костра - это окисление (углеродсодержащий материал) при более высоких температурах.
То, что мы называем пламенем, - это электромагнитное излучение видимого, ультрафиолетового, инфракрасного и даже микроволнового диапазонов спектра. В то же время это излучение имеет несколько принципиально разных источников.
Один из них - это излучение твердой фазы - в данном случае микрочастиц сажи, которые образуются в области пламени. Это соответствует так называемому «излучению черного тела», которое представляет собой не что иное, как непрерывный спектр, в котором встречаются все возможные длины волн. Какой из них преобладает в спектре (и какой цвет пламени - красноватый, желтоватый или, вернее, белый) зависит от текущей температуры пламени.
Второй источник излучения - атомы газа. Они нагреваются упомянутой химической реакцией горения, дающей необходимую энергию (экзотермическая реакция). В то же время отдельные атомы переходят в возбужденное состояние, в котором они имеют более высокий уровень энергии на короткое время, чем им хотелось бы. Лишние энергии снимаются за счет излучения (характерного для них) фотона с определенной длиной волны. Это создает прерывистый спектр, который содержит только определенные длины волн, в основном в ультрафиолетовой части спектра.
Отдельные молекулы, нагретые до температуры, которая еще не может их разорвать, затем демонстрируют колебания атомов. Результирующий спектр также содержит определенные линии - и они, в отличие от предыдущего случая, расположены в инфракрасной области спектра.
Также возможен вращательный спектр, который, однако, излучает только определенные типы молекул, и который можно найти в микроволновой части спектра.
Состав разного пламени
Состав сгоревшего материала определяет, как именно будет выглядеть спектр пламени (и чем, например, пламя свечи или плиты отличается от костра), что вполне логично. Однако решает и температура горения.
Это связано с тем, что может быть как оптимальная реакция (при наличии достаточного количества тепла), так и так называемое несовершенное сгорание. В системе все еще есть вещества, которые могут гореть или окисляться даже после окисления (горения). Эта категория включает сжигание углерода до окиси углерода или производство древесного угля и коксование угля.
Поскольку пламя свечи излучает яркий свет, именно мелкие частицы сажи образуются в зоне горения и излучают непрерывный спектр электромагнитного излучения, воспринимаемого нашими глазами как излучение. Образование сажи в пламени печи или лабораторной горелки происходит гораздо реже, поэтому она не только различается по цвету, но и не подходит для освещения.