Perché il fuoco è caldo? Quanto è caldo?

Il fuoco è caldo perché l'energia termica (calore) viene rilasciata quando si rompono e si formano legami chimici durante una reazione di combustione. La combustione trasforma combustibile e ossigeno in anidride carbonica e acqua. L'energia è necessaria per iniziare la reazione, rompendo i legami nel carburante e tra gli atomi di ossigeno, ma molto viene rilasciata più energia quando gli atomi si legano insieme in anidride carbonica e acqua.

Carburante + ossigeno + energia → anidride carbonica + acqua + più energia

Sia la luce che il calore vengono rilasciati come energia. Le fiamme sono prove visibili di questa energia. Le fiamme sono costituite principalmente da gas caldi. Le braci si illuminano perché la materia è abbastanza calda da emettere luce incandescente (molto simile a un bruciatore da stufa), mentre le fiamme emettono luce da gas ionizzati (come una lampadina fluorescente). La luce del fuoco è un'indicazione visibile della reazione di combustione, ma anche l'energia termica (calore) può essere invisibile.

Perché il fuoco è caldo

In poche parole: il fuoco è caldo perché l'energia immagazzinata nel carburante viene rilasciata improvvisamente. L'energia richiesta per avviare la reazione chimica è molto inferiore all'energia rilasciata.

Key Takeaways: perché è caldo?

• Il fuoco è sempre caldo, indipendentemente dal carburante utilizzato.
• Sebbene la combustione richieda un'energia di attivazione (accensione), il calore netto rilasciato supera l'energia richiesta.
• La rottura del legame chimico tra le molecole di ossigeno assorbe energia, ma la formazione di legami chimici per i prodotti (anidride carbonica e acqua) rilascia molta più energia.

Quanto è caldo il fuoco?

Non esiste una singola temperatura per il fuoco perché la quantità di energia termica rilasciata dipende da diversi fattori, tra cui la composizione chimica del combustibile, la disponibilità di ossigeno e la porzione di fiamma misurata. Un fuoco di legna può superare i 1100 gradi Celsius (2012 gradi Fahrenheit), ma diversi tipi di legna bruciano a temperature diverse. Ad esempio, il pino produce più del doppio del calore rispetto all'abete o al salice. Il legno secco brucia più caldo del legno verde. Il propano nell'aria brucia a una temperatura comparabile (1980 gradi Celsius), ma molto più caldo nell'ossigeno (2820 gradi Celsius). Altri combustibili, come l'acetilene in ossigeno (3100 gradi Celsius), bruciano più caldi di qualsiasi legno.

Il colore di un fuoco è un indicatore approssimativo di quanto sia caldo. Il fuoco rosso intenso è di circa 600-800 gradi Celsius (1112-1800 gradi Fahrenheit), il giallo arancio è di circa 1100 gradi Celsius (2012 gradi Fahrenheit) e una fiamma bianca è ancora più calda, che varia da 1300-1500 Celsius (2400-2700 gradi Fahrenheit). Una fiamma blu è la più calda di tutte, che va dai 1400-1650 gradi Celsius (2600-3000 gradi Fahrenheit). La fiamma a gas blu di un bruciatore Bunsen è molto più calda della fiamma gialla di una candela di cera!

La parte più calda di una fiamma

La parte più calda di una fiamma è il punto di massima combustione, che è la parte blu di una fiamma (se la fiamma brucia quella calda). Tuttavia, alla maggior parte degli studenti che eseguono esperimenti scientifici viene detto di usare la parte superiore della fiamma. Perché? Questo perché il calore aumenta, quindi la parte superiore del cono della fiamma è un buon punto di raccolta per l'energia. Inoltre, il cono della fiamma ha una temperatura abbastanza costante. Un altro modo per misurare la regione di maggior calore è cercare la parte più luminosa di una fiamma.

Curiosità: fiamme più calde e più fredde

La fiamma più calda mai prodotta era a 4990 gradi Celsius. Questo incendio si è formato utilizzando il dicianoacetilene come combustibile e l'ozono come ossidante. Può anche essere prodotto un fuoco freddo. Ad esempio, una fiamma intorno a 120 gradi Celsius può essere formata usando una miscela aria-carburante regolata. Tuttavia, poiché una fiamma fredda è appena sopra il punto di ebollizione dell'acqua, questo tipo di fuoco è difficile da mantenere e si spegne facilmente.

Divertenti progetti antincendio

Scopri di più su fuoco e fiamme realizzando interessanti progetti scientifici. Ad esempio, impara come i sali di metallo influenzano il colore della fiamma facendo fuoco verde. Usa la chimica per accendere un fuoco senza usare le partite. Sei pronto per un progetto davvero emozionante? Prova a respirare il fuoco.

fonte

• Schmidt-Rohr, K (2015). "Perché le combustione sono sempre esotermiche, producendo circa 418 kJ per mole di O₂". J. Chem. Educ. 92 (12): 2094-99. Doi: 10.1021 / acs.jchemed.5b00333