Varför är Fire Hot? Hur hett är det?

Elden är varm eftersom termisk energi (värme) frigörs när kemiska bindningar bryts och bildas under en förbränningsreaktion. Förbränning förvandlar bränsle och syre till koldioxid och vatten. Energi 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 ljus och värme frigörs som energi. Flammor är synliga bevis på denna energi. Flammarna 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: Why is Fire Hot?

• Elden är alltid het, oavsett bränsle som används.
• Även om förbränning kräver en 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 värmeenergi som släpps beror på flera faktorer, inklusive den kemiska sammansättningen av bränslet, tillgången på syre och den del av flamman som mäts. En vedeld kan överstiga 1100 grader Celsius (2012 grader Fahrenheit), men olika träslag brinner vid olika temperaturer. Till exempel producerar tall mer än dubbelt så mycket värme som gran eller pil. Torra trä brinner varmare än grönt trä. Propan i luft brinner vid en jämförbar temperatur (1980 grader Celsius), men ändå mycket varmare i syre (2820 grader Celsius). Andra bränslen, såsom acetylen i syre (3100 grader Celsius), brinner varmare än något trä.

Färgen på en eld är en grov mätare av hur varm den är. Djupröd eld är cirka 600-800 grader Celsius (1112-1800 grader Fahrenheit), orange-gul är cirka 1100 grader Celsius (2012 grader Fahrenheit), och en vit flamma är varmare still, från 1300-1500 Celsius (2400-2700 grader Fahrenheit). En blå låga är den hetaste av alla, från 1400-1650 grader Celsius (2600-3000 grader Fahrenheit). En blå gasflamma hos en Bunsen-brännare är mycket varmare än den gula flamman 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? Detta beror på att värmen stiger, så att toppen av flammans kon är en bra uppsamlingsplats 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 grader 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 grader bildas med hjälp av en reglerad luft-bränsleblandning. Men eftersom en sval låga knappt är över kokpunkten för vatten, är denna typ 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 genom att göra grön eld. Använd kemi för att starta en brand utan att använda tändstickor. Vill du ha ett riktigt spännande projekt? Försök med eldbränning.

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