Температура пламени костра: в печи, костре, мангале, факторы повышения силы огня

Спектральный анализ пламени костра. Что делает огонь желтым – наночастицы углерода или соли натрия? / Хабр

Вечерний костер на берегу Кучерлинского озера на Алтае

В публикациях в интернете по-разному объясняется, как возникает цвет пламени у костра

Существует две принципиально разные версии. В одной говорится, что излучают раскаленные частицы углерода размером около 100 нм, во второй — что желтый цвет возникает при излучении солей натрия, находящихся в древесине.

В многочисленных публикациях одно или другое из этих объяснений. На форумах обсуждается эта тема, но никто не ссылается на результаты экспериментов.

Вот пример типичных публикаций:

То есть, до настоящего времени нет общепринятого варианта объяснения механизма видимого излучения, возникающего в процессе горения костра!

И все же — почему костер желтый?

Я решил провести эксперименты и найти правильный ответ. Мне нужно было измерить спектр видимого излучения пламени костра и объяснить результаты. Если спектр будет сплошным – верна первая версия, если мы будем наблюдать двойную линию натрия – вторая.

Замечу, в русскоязычном и англоязычном интернете мне не удалось найти подобных спектров.

Для проведения работы я изготовил и настроил спектрометр.

Самодельный спектрометр

В интернете много публикаций и роликов о том, как сделать спектрометр из DVD диска, однако характеристики этих приборов не позволяют провести нужные измерения. Мне же удалось сделать качественный спектрометр.

Основные характеристики

Спектрометр работает в диапазоне 400-700 нм с разрешением 0,3 нм. Применяются сменные оптические щели шириной 50, 100, 200 и 300 микрон. Дифракционная решетка с шагом 740 нм изготовлена из DVD диска. Регистрация спектра выполняется зеркальной фотокамерой Nikon D5100. Прибор выполнен в крепком корпусе, позволяющем сохранять настройки при перемещениях.

Измерение спектра пламени костра

Были проведены классические эксперименты — измерены спектры Солнца, лазеров, пламени газовой горелки и всевозможных ламп. Спектрометр прошел проверку и теперь можно было приступать к исследованию пламени костра.

Исследуемое пламя костра в каминеЯ разжигал костер в камине и проводил исследования, фиксируя спектр пламени

Измерим спектр линии огня — так я назвал увиденную линию.

На фоне очень слабого непрерывного черно-тельного спектра были зарегистрированы две яркие желтые лини с длинами волн 589,0 нм и 589,6 нм. Согласно базе данных NIST — это линии натрия.

Спектры калибровочной лампы, костра в камине, поваренной соли и золы из камина

Ниже на фотографии показана часть спектра пламени костра с большим увеличением, чтобы можно было рассмотреть двойную линию натрия 589,0 нм и 589,6 нм на фоне непрерывного спектра раскаленных частиц углерода:

Крупным планом спектральные линии натрия в костре и линии натрия в золе, горящей в спирте.

В дальнейших исследованиях была зафиксирована динамика появления линий натрия в спектре. Пока костер разгорается — в спектре линии отсутствуют. По мере появления углей и увеличения мощности излучения, данные линии появляются и их яркость растет.

Обсуждение результатов экспериментов

Почему мы видим желтый цвет, физиология

Чтобы правильно объяснить результаты экспериментов надо понимать, как наши глаза воспринимают излучения разной длины волны и как мозг обрабатывает эту информацию.

Коротко и очень, очень упрощенно напомню хорошо известные факты. Мы воспринимаем цвет желтым по разным причинам: в одном случае, когда в сетчатку глаза попадает излучение узкого спектра с длиной волны в диапазоне 570 нм – 590 нм, и во многих других, когда в глаза попадает излучение разного спектрального состава. Например, красный и зеленый в правильных пропорциях будут восприниматься как желтый. На экране мониторов мы создаем как раз такой желтый цвет.

То есть наши глаза и затем мозг создают иллюзию цвета и поэтому для понимания физических и химических процессов нам и требуется измерение спектра.

Заблуждение, которое встречается во многих публикациях, в которых объясняют желтый цвет костра — «Цвет костра вызван излучением натрия»

Данный эксперимент показывает — появление двойной линии натрия не оказывает какого-либо заметного изменения цвета.

Небольшие пояснения

Сравним спектры излучения Солнца и пламени костра.

В солнечном спектре максимум приходится на зеленый цвет, а мощность красного и синего меньше. Излучение именно с такой спектральной характеристикой воспринимается как белый цвет.

В пламени костра из атомов углерода образуются частицы сажи размером до 100 нм. Эти частицы и дают непрерывный спектр с максимумом излучения в инфракрасной области, а мощность видимого излучения падает от красного к зеленому и еще больше к синему. Излучение с таким спектром воспринимается человеком как оттенки желтого и оранжевого, в зависимости от температуры области пламени. Желтый цвет костра – это НЕ случайное совпадение, но об этом чуть ниже.

Влияние солей натрия

В процессе горения появляется зола в которой содержатся соли, в том числе и соли натрия. Золы совсем немного. Она начинает подниматься в пламени вверх, и яркая двойная желтая линия натрия постепенно появляется в спектре. Однако ее появление не сказывается заметно на цвете костра, так как желтый цвет от непрерывного спектра глаза уже воспринимают.

Выводы

То, что мы видим костер желтым, не означает, что идет излучение в узком спектральном диапазоне натрия. Наши глаза и мозг воспринимают непрерывный спектр как желтый цвет.

Появление дополнительно яркой линии натрия мало влияет на восприятие цвета костра, который остается таким же желтым. Для нас не заметно изменение цвета, так как такой цвет уже был. Кстати, если бы за цвет костра отвечал только натрий, оттенков бы не было, так как мы бы видели чистый спектральный цвет.

Почему же популярной остается версия о том, что желтый цвет костру придает линия натрия? Скорее всего, совпадение цвета линии натрия и черно-тельного спектра углерода и привело к путанице.

Цвет пламени костра дают ярко светящиеся частицы углерода. Влияние на цвет излучения натрия минимально.

Новая гипотеза о влиянии пламени костра на адаптивную эволюцию цветового зрения человека

Краткий итог первой части публикации: (1) в пламени костра два совершенно разных и не связанных между собой механизма порождают излучения, цвета которых воспринимаются человеком одинаково, как желтый, (2) излучение натрия меняет интенсивность в процессе горения, (3) цвет пламени в процессе горения не меняется и остается желтым.

Как известно мы можем различать множество цветов. Утверждается, что миллион, но даже если это была бы тысяча, то вероятность случайного совпадения цвета 1:1000.

Логично возникает гипотеза – это не случайно. Можно предположить, что костер стал триггером для эволюции цветового зрения человека.

Поиски в интернете русскоязычном и англоязычном не дают ответов. Эта гипотеза не только нигде не обсуждалась, но даже никем не высказывалась. Скорее всего это связано с тем, что биологи просто не знают той информации о спектре пламени костра, которая появилась в процессе данных измерений.

Чтобы убедится, что цвет излучения действительно одинаковый я придумал еще один изящный эксперимент

После окончания горения пламени соскребаю сажу со стенок камина и собираю золу возле углей. Помещаю сажу и золу в две разные ложки из нержавейки, заливаю до краев спиртом и поджигаю одновременно. Результат на снимках ниже. Получилось, на мой взгляд, красиво.

Мне удалось разделить желтый цвет пламени костра на две разные части.

Что мы получили. Визуально цвет полностью совпадает. В процессе горения пламя золы и сажи выглядят совершенно одинаковыми. И цвет, и интенсивность горения одинаковые. Но на снимках можно увидеть небольшую разницу. В пламени, где излучает сажа можно разглядеть отдельные светящиеся треки частиц углерода, в золе таких нет.

Спектральный анализ показывает, что сажа излучает в сплошном спектре, где на каждой частоте излучение небольшое, а зола дает две яркие линии натрия.

Интересное наблюдение — пламя монохромного излучения золы имеет разные оттенки желтого. Скорее всего, это связано с разной мощностью излучения в разных частях пламени.

Спирт горит неярким голубым цветом

Вернемся к обсуждению гипотезы

Есть еще несколько фактов, которые делают предположение о влиянии костра на эволюцию цветового зрения более правдоподобной

Если бы цвет излучения сажи и золы воспринимался по-разному, то (1) цвет костра менялся бы в процессе горения и (2) воспринимаемая яркость костра была бы меньше.

Расположение максимумов восприятия в трех типах колбочек сетчатки 430, 530 и 560 нанометров, не симметрично и сдвинуто к линии натрия. При таком расположении, освещение костра для нас намного ярче (3). Как это могло возникнуть?

Археологи определили, что человек пользуется костром более миллиона лет. За это время сменилось более 50 тысяч поколений. Достаточно чтобы в каждом поколении максимум восприятия в колбочках менялся на 0,001 нм и за миллион лет изменения достигнут 50 нм (4).

Узкий спектр желтого по сравнению с красным зелёным и синим дополнительно указывает на маленькую вероятность случайного совпадения (5).

В течении миллионов лет, ежедневно, люди проводили у костра значительную часть своего времени, ведь костер был единственным альтернативным источником освещения, так что адаптироваться было жизненно необходимо (6).

Желтый цвет костра близок по восприятию к закатному освещению солнца, что может являться еще одним доводом в пользу гипотезы, так как таким образом цвет костра начал восприниматься похожим на цвет солнца (7).

Зимний закат на реке Обь

Гипотеза о влиянии костра на эволюцию цветового зрения человека также может объяснить необходимость появления трихроматического зрения (8).

Популярная гипотеза об эволюции зрения для большего удобства поиска фруктов среди листвы не объясняет необходимость появления трех разных колбочек с максимумами в 430 нм, 530 нм и 560 нм. Другие приматы являются дихроматами, имеют цветовое зрение и легко находят пищу.

А вот жизнь при двух разных источниках света могла привести к появлению трихроматического зрения. Напомню, что спектральный состав солнца и костра сильно отличаются. Излучение костра более интенсивное в длинноволновом диапазоне, чем в диапазоне коротких волн. И за цветовое зрение возле костра отвечают в основном колбочки 530 нм и 560 нм. Если бы в этом диапазоне был только один вид колбочек, а второй тип в фиолетовом диапазоне, то при свете костра у человека было бы практически монохромное зрение. Кроме того, именно такое ассиметричное расположение максимумов делает восприятие цвета при солнечном свете и свете костра очень похожим, особенно для вечернего солнца.

Все приведенные выше аргументы (1) — (8) не являются прямыми доказательствами, но косвенно они подтверждают гипотезу о роли костра в эволюции цветного зрения человека. Главным же фактором я считаю чрезвычайно маленькую вероятность совпадения цветов, излучаемых частицами углерода и натрия (9).

В заключении следует отметить, что мы можем наблюдать два вида эволюции — [1] изменение строения глаза и [2] адаптацию обработки мозгом информации от глаз. То есть сдвиг максимумов восприятий колбочек к линиям натрия и восприятие мозгом одинаковым желтым цветом излучения частиц углерода и натрия.

Примечательный факт — из-за того, что в процессе адаптации желтый цвет стал самым воспринимаемым, по описанным выше причинам, этим стали активно пользоваться маркетологи, разработчики дорожных знаков и геймдизайнеры.

Пояснения и инструкции

Пояснения для тех, кто хочет узнать подробности экспериментов, и инструкции для желающих сделать аналогичный спектрометр и провести свои измерения

Конструкция прибора очень простая, но простота стала возможной потому что были использованы современные высокотехнологичные компоненты: зеркальный фотоаппарат, DVD-R диск, компьютер с программным обеспечением для обработки фотографий. Я собрал спектрометр в прочном корпусе, закрепил на массивном штативе, сделал заменяемые оптические щели и использовал для калибровки ртутную лампу с четырьмя известными линиями излучения ртути. Воспользовался базой данных для идентификации зафиксированных в экспериментах линий. Придумал как обрабатывать данные и получил разрешение спектрометра 0,1 нм.

Спектрометр, в котором спектр регистрируется на фотоаппарат лучше подходит для экспериментов по восприятию человеком цвета, чем классические спектрометры с равномерной шкалой мощности. Дело в том, что производители делают трехцветную матрицу по аналогии с трихроматическим зрением человека. Мы сразу получаем нужный результат.

Изготовление спектрометра

Изготовление дифракционной решеткиИзготовление оптических щелейИзготовление корпуса

Настройка и калибровка спектрометра

Настройка — это выбор чувствительности матрицы, диафрагмы объектива, экспозиции, резкости. Все это делается экспериментальным путем. Параметры выбирались так, чтобы экспозиция при съемке пламени не превышала 10 секунд.

Калибровка производилась перед каждой серией опытов по известному спектру малогабаритной ртутной люминесцентной лампы. Спектрометр устанавливался на прочном штативе в метре от пламени, между прибором и костром помещалась калибровочная лампа и делались снимки спектра лампы. Затем лампа убиралась, менялась выдержка и делались съемки спектра пламени.

Обработка результатов измерений

 Обработку результатов измерений (измерение длин волн исследуемого спектра) проводили следующим образом: Спектр калибровочной лампы и исследуемый спектр объединялись в один кадр. Зная расположение линий ртути, путем измерений и последующих расчетов определяли нужную длину волны. Измерения проводились с точностью до одного пикселя матрицы сенсора камеры, что соответствует 0,1 нм. Для надежной регистрации спектральных линий требовалось три пикселя. Ширина половины спектральной линии 0,3 нм; поэтому разрешение спектрометра не хуже 0,3 нм. Учитывая, что расположение центров линий можно определить с точностью до 1 пикселя, длина волны была установлена ​​с точностью до 0,1 нм. Типичные самодельные спектрометры, информацию о которых можно найти в Интернете, имеют разрешение более чем на порядок ниже — от одного до нескольких нанометров. Они не подходят для таких измерений.

Мне немного повезло. В природе два спектральных источника желтого цвета: (1) двойная линия эмиссионного спектра натрия 589,6 нм и 589,0 нм и (2) двойная линия эмиссионного спектра ртути 577,0 нм и 579,1 нм. Один из них был в калибровочной лампе другой в пламени костра. Между этими линями всего около 10 нм и соответственно порядка 100 пикселей. Поэтому я легко смог с точность до 0,1 нм измерить длину волны линии натрия в пламени костра.

О том, как сделать качественный спектрометр и как правильно проводить эксперименты читайте в моей статье «Самодельный спектрометр с высоким разрешением»

https://habr.com/ru/post/545810/

Полезные ссылки:

1. И. А. Леенсон, «Химия и жизнь» №2, 2011 Химия пламени. В статье рассказывается, в том числе, как в пламени возникают светящиеся наночастицы углерода.

2. Информационная система «Электронная структура атомов». Очень удобный русскоязычный ресурс по спектральным данным атомов и ионов. Ссылка для натрия.

3. Максим Бондаренко, Как мы воспринимаем цвет. Доступно и интересно написано о сложном.

4. Алексей Луцай, «XYZ медиа», Почему и зачем левел-дизайнеры используют желтый цвет.

5. Shozo Yokoyama, Epistatic Adaptive Evolution of Human Color Vision

Температура огня в костре — nehomesdeaf

Температура огня различных источников пламени

Температура огня заставляет в новом свете увидеть обыкновенные вещи – вспыхнувшую белым спичку, голубое свечение горелки газовой печки в кухонной комнате, оранжево-красные язычки над пылающим деревом. Человек не обращает внимания на огонь, пока не обожжёт концы пальцев. Или не спалит картошку на сковородке. Или не прожжёт подошву кроссовок, сохнущих над костром.

Когда первая боль, страх и разочарование проходят, приходит время философских размышлений. О природе, палитре цветов, температуре огня.

Горит, как спичка

Коротко о строении спички. Она состоит из палочки и головки. Палочки делают из древесины, картона и хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином. Дерево подбирают мягких пород – тополь, сосну, осину. Сырьё для палочек называют спичечной соломкой. Во избежание тления соломки, палочки наполняют ортофосфорной кислотой. Российские заводы делают соломку из осины.

Головка спички проста по форме, но трудна по химическому составу. Темно-коричневая голова спички имеет семь элементов: окислители — бертолетова соль и дихромат калия; стекляннюу пыль, сурик свинцовый, серу, костный клеевой состав, цинковые белила.

Температура огня спички равна температуре загорания древесины. Благодаря этому белесая вспышка серной головки меняется жёлто-оранжевым язычком спички.

Если внимательно осматривать горящую спичку, то взгляду предстают три зоны пламени. Нижняя – прохладная голубая. Средняя в 1,5 раза теплее. Верхняя – горячая территория.

Огненный дизайнер

При слове «костёр» вспыхивают не меньше ярко ностальгические воспоминания: дым костра, образующий доверительную обстановку; красные и жёлтые огни, летящие к ультрамариновому небу; переливы язычков с голубого до рубиново–в красном цвете; багряные остывающие угли, в которых печётся «пионерская» картошка.

Изменяющийся цвет пылающего дерева сообщает о температурных изменениях огня в костре. Тление дерева (потемнение) начинается со 150°. Загорание (задымление) происходит в интервале 250-300°. При одинаковом поступлении кислорода породы деревьев горят при несовпадающих температурах. Исходя из этого, градус костра тоже отличается. Берёза горит при 800 градусах, ольха – при 522°, а ясень и бук – при 1040°.

Энтузиасты научных опытов измеряют температуру огня в костре прибором с названием пирометр. Изготавливают три типа пирометров: оптические, радиационные, спектральные. Это бесконтактные приборы, разрешающие оценивать мощность излучения тепла.

Изучаем огонь на своей кухонной комнате

Кухонные кухонные плиты работают на 2-х видах топлива:

1. Магистральный сетевой газ метан.
2. Пропан–бутановая сжиженная смесь из баллонов и газгольдеров.

Химсостав топлива определяет температуру огня кухонной плиты. Метан, сгорая, образовывает огонь мощностью 900 градусов в верхней точке.

Сжигание сжиженной смеси даёт жар до 1950°.

Чуткий наблюдатель отметит неравномерность раскраски язычков горелки кухонной плиты. Изнутри огненного факела происходит дробление на три зоны:

• Тёмный участок, размещенный возле конфорки: тут нет горения из-за минуса кислорода, а температура зоны равна 350°.
• светлый участок, лежащий в самом центре факела: горящий газ разогревается до 700°, но горючее горит не до конца из-за минуса окислителя.
• Полупрозрачный верхний участок: может достигать температуры 900°, и сгорание газа настоящее.

Цифры температурных зон огневого факела показаны для метана.

Правила безопасности при огневых мероприятиях

Разжигая спички, камин, плиту газовую, побеспокойтесь о проветривания помещения. Обеспечьте приток кислорода к топливу.

Не стоит пытаться собственными силами ремонтировать оборудование работающее на газу. Газ не любит любителей.

Возникновение оранжевых и оттенков желтого в огне конфорки сообщает про необходимость профилактических действий с плитой. Мастера прочистят оборудование, удалят пыль и сажу, горение которых и изменяет обыкновенный цвет огня.

Порой огонь в горелке становится красным. Это сигнал опасного содержания угарного газа в газообразных, жидких и твердых веществах. Поступления кислорода к топливу настолько мало, что плита даже тухнет. Монооксид углерода без вкуса и запаха, и человек рядом с источником выделения плохого вещества заметит очень поздно, что отравился. Благодаря этому красный цвет газа просит срочного вызова профессионалов для предупреждения и наладки оборудования.

Температура горения дров разных древесных пород

Владельцы собственных домов, использующие для обогревания собственных жилищ котлы твердотопливного отопления и печи, часто внимание обращают на этот параметр, как температура горения дров. Интерес к вопросам понятен, ведь для хозяина дома главное получить очень много тепла. Исходя из этого, во время заготовки топлива на зиму нужно побеспокоиться о необходимом количестве дров на весь сезон. В действительности вопрос отдачи тепла древесины стоит чуть шире и будет зависеть не только от температуры, но и других показателей. Каких – рассмотрим в этом материале.

Температура горения и отдача тепла

Эти два параметра связаны, чем выше температура горения дров в печи или твердотопливном котле, тем больше тепла выделяется. Однако каждый, кому как то приходилось топить печь различными древесными породами, замечал, что одни дрова ярко пылают, выделяя невыносимый жар, а иные вяло горят и тепла дают крайне мало.

Проблема в том, что разнообразные породы дерева имеют разную температуру горения и удельную теплотворность.

Чтобы понимать, как велика разница эта, ниже предлагается таблица температуры горения разных древесных пород в оптимальных условиях. Вы спросите – прекрасные условия – это какие? Собственно, их три:

• древесина имеет в себе минимум влаги;
• процесс идет в пространстве закрытого типа;
• в территорию горения подается собственно столько кислорода, сколько нужно для настоящего сжигания.

Для справки. Дуб, бук и лиственница считаются дорогими породами древесины, в качестве основополагающего топлива они применяются чрезвычайно редко. Разве что их отходы в виде стружки, опилок и горбылей.

Как мы уже говорили выше, данные будут неполными, если не представить удельную теплоту сгорания каждой из пород. Ниже в таблице показаны значения отдачи тепла дров, выраженные в самых разных единицах и в отношении к весу и объему топлива:

Все табличные данные являются справочными и пригодятся для приблизительного расчета количества топлива, что делается с большим запасом. Еще по ним можно догадаться, что дуб и береза горят существенно жарче, чем тополь и ольха, а поэтому отдадут больше энергии тепла. Но таблицы не могут представлять функциональную ценность для простого хозяина дома, ведь условия сжигания в реальности далеки от прекрасных.

В реальности температура горения дерева в самых разных печах и каминах никогда не может достигать значений, перечисленных в таблице. Для этого необходимо, чтобы дрова были полностью сухими, чего не бывает в жизни, люди сжигают в камере сгорания такое горючее, какое у них имеется в наличии. Уменьшается температура и от минуса кислорода. Детальнее данные вопросы мы будем рассматривать ниже.

Зависимость от влаги

Любое свежесрубленное дерево имеет очень высокую влажность, примерно ее значение находится в диапазоне 45—55%, а у конкретных пород содержание влаги доходит и до 65%. Что происходит при возгорании подобных дров? Часть выделяющегося тепла просто тратится на парообразование воды, благодаря этому температура горения древесины не может повыситься до самой большой. Исходя из этого, падает и отдача тепла.

Дабы получить нужное кол-во теплоты для обогревания дома, можно пойти 2-мя путями:

• лучшее решение – высушить дрова. Чтобы достичь подходящей влаги, их нужно разрезать и расколоть, а потом сложить в штабель под выступом крыши или в сарае. Срок природной сушки – минимум 1 год. Через 1.5 года, когда поленница выстоит 2 летних сезона, вы точно получите дрова влажностью до 20%.
• жечь свежесрубленное горючее или то, что имеется в наличии. Тогда нужно понимать, что расход дров будет едва ли не в два раза больше положенного и заготовить соответствующе кол-во. Уже не говоря про то, что в газоходах и дымовой трубе рекордными темпами будет оседать копоть.

Примечание. Некоторые породы дерева негодны к сжиганию в камере сгорания котла или печи в свежесрубленном виде. К таким относится ива и тополь, они будут гореть очень плохо и абсолютно не дадут тепла.

Чтобы узнать отдачу тепла дров, сложенных в поленницу, нужно снять ее размеры, а потом выяснить общее кол-во теплоты, пользуясь данными таблицы. В ней теплотворность на единицу складского объема указана в зависимости от влаги:

Породы, чья теплотворная способность наиболее высока, можно сжигать свежесрубленными, имея в виду предостережения, выше описанные. К примеру, отдача тепла и температура горения дуба, ясеня и березы наивысшие, так что их хватит на влажностное испарение и обогревания приватного дома. Хуже дело обстоит с хвойными породами – сосной и елью, однако они могут удачно гореть из-за собственной смолистости. Не до конца сухую сосну лучше ложить в уже разогретую камеру сгорания.

Вывод тут простой: чем лучше у вас получится высушить дерево, тем окажется больше температура сжигания и больше теплоты выделится, а расход дров станет меньше.

Зависимость от воздушной подачи

Парадокс в том, что температуру горения и отдачу тепла топлива мы уменьшаем сами путем ограничения поступления кислорода. Заслонки печи или котла прикрываются с целью расширить продолжительность процесса и подобным образом, согласно нашей точке зрения, экономить горючее. Исключение — температура горения костра в камине открытого типа, куда воздух из помещения поступает свободно.

Однако даже каминный костер подчиняется химической формуле замечательного горения древесины, представленной в упрощенном виде:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота).

В левой части уравнения – углерод и водород, сжигаемые в наличии кислорода. В правой – продукты горения, это углекислый газ, вода и выделяющееся тепло, что мы применяем для обогрева. В работе в топочную камеру нужно подавать воздух в количестве 130% от объема, необходимого для сжигания. Тогда сухие дрова при возгорании развивают температуру, близкую к самой большой.

Когда мы прикрываем подачу воздуха заслонками, уравнение нарушается, в нем рождается 3-ий компонент – монооксид углерода (СО). Это результат того, что не все атомы углерода повстречали по два атома кислорода, им просто не хватило для этого воздуха. Недожженный монооксид углерода летит в трубу, температура в топливнике уменьшается, а за ней и отдача тепла.

Серьезный подход – это установить буферную емкость и каждый раз выводить котел на твердом топливе на самый большой рабочий режим с достаточной подачей воздуха и полноправным сжиганием. А вот с печами такой фокус не пройдёт, они греют воздух помещения, а не воду в системе, так что накоплять тепло не выйдет. Вот почему при возгорании смоленых дров, да и вообще, любой древесины в печах всегда есть монооксид углерода.

Не забывайте, кол-во угарного газа зависит от того, насколько закрыта подача воздуха. Чем меньше кислорода проходит в топочную камеру, тем больше образуется угара, а тепла — меньше.

Заключение

Кроме указанных факторов, на настоящую отдачу тепла оказывает влияние КПД теплогенератора. К примеру, как бы ни была велика температура в топливнике буржуйки, печка может отобрать только 40% образующегося тепла. Остальное улетает в дымотвод, и это нужно предусматривать при дровозаготовке. КПД котлов работающих на твёрдом топливе намного больше – до 80%.

Температура огня при возгорании древесины в костре

Первые химики думали, что огонь вызывается выделением из тел вещества «флогистон», который содержат все взрывчатые и горючие материалы. Но в восемнадцатом веке доказали, что основой горения считается менее загадочный компонент — кислород. Согласно данной модели явления, пламя указывает на место взаимные действия окислителя с горючим материалом, а его цвет — на температуру огня.

Огонь и люди в древности

Контролируемое применение огня для оснащения себя теплом и светом — одно из первых легендарных достижений человечества. Это позволило древним людям постичь места с более жёстким климатом, готовить пищу, защищаться от хищников и обрабатывать определенные материалы. Доказали, что предки сегодняшних людей знали, как пользоваться огнём как минимум 790 тысяч лет. Некоторые археологические данные говорят об применении его существенно раньше:

1. 1,6 млн лет тому назад — анализ сгоревших костей антилоп в одной из пещер Южной Африки подтверждает тот факт, что их сожгли австралопитеки в рукотворном костре.
2. 1,9 млн лет тому назад — в другой пещере на границе пустыни Калахари были найдены следы старейшего контролируемого огня. Предварительные сведения говорят про то, что гомо эректус готовили пищу на костре с момента собственного возникновения.

Огонь считается очень важным для развития человека, так как позволил предкам готовить пишу и обогреваться

Многие культуры не одну тысячу лет поклонялись открытому пламени и применяли его в религиозных обрядах.

Роль основного элемента во многих церемониях огонь сберег и до реальных дней. Его значение для людей было до такой степени велико, что он стал мифическим героем и основой мировоззренческих систем: Прометей похитил огонь у богов, чтобы отдать его людям; Аристотель определил его в качестве одного из четырёх природных компонентов; китайские философы дали ему роль одной из пяти сущностей, из которых состоит все живое.

Физика процесса

Огнём называют бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с энерговыделением в виде тепла и света. Огонь появляется в конечном итоге возгорания горючего при необходимом количестве кислорода, позволяющем поддерживать скорость окисления на уровне цепной реакции. Пламя — видимая газообразная часть огня. Над жидкостью оно появляется в результате её испарения, над твёрдым топливом благодаря выделению из него горючего газа в процессе пиролиза.

Огонь – бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с энерговыделением в виде тепла и света

Основной окрас пламени меняется с температурой открытого огня. Хорошей иллюстрацией данного явления может быть горение классического костра. Рядом с дровами, где происходит самая кипучая реакция, огонь белый, переходящий в жёлтый. Над этой областью цвет меняется на оранжевый, маркирующий территорию, в которой холоднее. Следующий, ещё более холодный участок — красный. Над ним реакция практически не случается, а выше можно видеть такие несгоревшие частицы углерода как дым. Диапазон температур горения костра соответственно с палитрой цветов выглядит так:

• еле заметный красный — 500°C;
• вишнёвый тёмный — 800°C;
• вишнёво-красный светлый —1000°C;
• глубокий красно-оранжевый — 1100°C;
• светлый оранжево-жёлтый — 1200°C;
• белесовато-жёлтый — 1300°C;
• светлый белый 1400°C;
• ослепительно белый — 1500°C.

Фазы горения

По существу, деревья — экстракт энергии излучения Солнечного света. Листья растительности работают как маленькие фотоэлектрические батареи, поглощающие световую энергию, чтобы при помощи нее изменить воду, углекислый газ и минералы в органические вещества. Горение можно рассматривать как процесс обратный фотосинтезу. Поджигание дров высвобождает накопившуюся за время жизни растения энергию, выполняя её в виде большой температуры огня в костре. Горение древесины проходит три фазы:

1. Влажностное испарение под температурным воздействием открытого пламени. Каждая древесина имеет влажность, после поджигания вода в ней закипает и выветривается через трещины. Потому как большая часть подводимого тепла тратится на парообразование, удачное поджигание либо просит сухих дров, либо приличного количества тепла. Первая фаза заканчивается при достижении древесиной 100°C.
2. Температурное увеличение и газификация древесины. При 150 °C дерево начинает разлагаться на угли и летучие горючие вещества, комфортная температура для данного процесса — от 280°C. Воспламенение газов происходит при температуре между 260 и 315°C с будущим заметным пламенным горением. При 700°C и выше начинается процесс выделения и сжигания газов с большой теплотворной способностью. Фаза кончается с прекращением образования летучих горючих веществ.
3. Углеродное горение. После выделения первичных и вторичных газов остаются углеродные цепи и несгораемые вещества. Углерод, или кокс, горит долго и без видимого пламени. Стадия кончается полным сгоранием твёрдых веществ в древесине до невоспламеняющейся золы.

Искусство истопника или разжигателя костров находится в знаниях и навыках, нужных для оснащения прекрасных условий протекания горения во всех трёх фазах: от поддержания температуры пламени костра до подачи нужного количества кислорода.

Виды древесины

Имеется несколько закономерностей, обуславливающих разницу в горении разных древесных пород. В первую очередь это наличие смол — они ощутимо добавляют теплотворной способности дровам. Мягкий лес горит легче из-за невысокой плотности. Тяжёлые породы долго поддерживают горение.

Тогда как плотность дерева значительно может меняться от вида к виду, теплотворная способность их на единицу массы почти что одинакова (кроме хвойных смолистых пород). Неважно, какие виды деревьев пошли на дрова, влажность — решающий фактор, действующий как на процесс горения, так и на тепловой результат.

Знание различных пород дерева дает возможность получить удобное горение с небольшим расходом дров

Список свойств древесины некоторых пород:

• акация — горит неторопливо и даёт много тепла, высыхает очень быстро, в кострище издаёт отличительный треск;
• берёза — горит легко, быстро загорается даже мокрой, даёт ровный и стабильный огонь;
• бук — питательное горючее, оставляет мало золы;
• дуб — высокая теплотворная способность, выделяет при возгорании приятный аромат, достаточно долго сохнет;
• тополь — низкая теплота сгорания;
• плодовые деревья — горят неторопливо и одинаково;
• хвойные — душистый дым, могут стрелять смолой, создают много копоти.

Знание основ обращения с древесиной как топливом дает возможность получить удобное горение с небольшим расходом дров.

Главное только помнить основное: неконтролируемое открытое пламя может быть достаточно опасным для живых существ. Кроме ожогов от пламени и тлеющих углей, огонь может принести несравненно больше беды разгоревшись в пожар.

The Long Dark. Какая максимальная температура огня?

Какая температура огня?

Диапазон температур оранжевого пламени от 1100°C до 1200°C . Белое пламя более горячее, его температура составляет от 1300°C до примерно 1500°C. Чем ярче белый, тем выше температура. Для голубого пламени или пламени с голубым основанием можно ожидать резкого повышения температуры, примерно до 2500–3000°C.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте target-fire. co.uk

При какой температуре начинается возгорание?

Как начинается пожар? Все имеет определенную точку воспламенения, температуру, при которой воспламеняется древесина (300 градусов по Цельсию), при нагреве древесины до этой температуры она выделяет углеводородные газы, которые смешиваются с кислородом воздуха и воспламеняются и создают огонь.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на arabiaweather.com

Насколько горяч самый горячий огонь на Земле?

Самое горячее пламя, которое когда-либо возникало, имело температуру 4990° по Цельсию. Этот огонь был сформирован с использованием дицианоацетилена в качестве топлива и озона в качестве окислителя.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на alexaanswers.amazon.com

Лава горячее огня?

Нет. Температура лавы, выталкиваемой из земли, составляет от 700 до 1200 градусов Цельсия или примерно от 1300 до 2200 градусов по Фаренгейту. Самый горячий огонь исходит от кислородно-ацетиленовой горелки, также называемой резаком, температура которой достигает примерно 3000 по Цельсию или около 5400 по Фаренгейту.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на alexaanswers.amazon.com

Какая температура огня от зажигалки?

Если бы бутановая зажигалка не теряла тепло (так называемая адиабатическая температура), она могла бы достигать 4074 градусов, но большинство бутановых пламен на самом деле горят при температурах, близких к 3578 градусам, из-за их взаимодействия с окружающей средой.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на sciencing.com

измерение температуры пламени

Какой может быть самая низкая температура пожара?

Самые низкие зарегистрированные температуры холодного пламени составляют от 200 до 300°C; на странице Википедии н-бутилацетат упоминается как 225 ° C.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на chemistry.stackexchange.com

Какова температура естественного огня?

Средний поверхностный пожар на лесной подстилке может иметь пламя, достигающее 1 метра в высоту, и может достигать температуры 800 ° C (1472 ° F) или более. В экстремальных условиях огонь может выделять 10 000 киловатт и более на метр фронта пожара.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на nhmu.utah. edu

Насколько горяч огонь по Фаренгейту?

Глубокий красный огонь имеет температуру около 600-800° по Цельсию (1112-1800° по Фаренгейту), оранжево-желтый — около 1100° по Цельсию (2012° по Фаренгейту), а белое пламя еще более горячее, в пределах 1300-1500° по Цельсию (2400-2700° по Фаренгейту). ° по Фаренгейту). Голубое пламя является самым горячим из всех, его температура колеблется от 1400 до 1650° по Цельсию (2600-3000° по Фаренгейту).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте thinkco.com

Насколько горяч черный огонь?

Совсем не жарко. Согласно физическому факультету Университета Иллинойса, термин «огонь» используется для описания чего-то, что горит и излучает свет, поэтому не может быть черного огня, поскольку «черный» означает, что от него не исходит видимый свет и, следовательно, нет тепла.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на alexaanswers. amazon.com

Что самое горячее из огня?

Голубое пламя самое горячее, за ним следует белое пламя. После этого желтый, оранжевый и красный цвета являются обычными цветами, которые вы увидите в большинстве пожаров. Интересно отметить, что, несмотря на обычное использование синего в качестве холодного цвета и красного в качестве горячего, например, на кранах, для огня все наоборот.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте target-fire.co.uk

Существует ли холодное пламя?

Холодное пламя трудно наблюдать и редко встречается в повседневной жизни, но оно является причиной детонации двигателя — нежелательного, неравномерного и шумного сгорания низкооктанового топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на en.wikipedia.org

Может ли огонь быть холодным?

Это редкость на Земле, но это случается. Различия между «горячими» и «холодными» разновидностями довольно очевидны: когда загорается холодное пламя, оно может выделять тепло только на несколько десятков градусов выше температуры окружающей среды, в то время как горячее пламя поднимает температуру на тысячи.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте vice.com

Насколько горяч огонь из дерева?

Большинство видов древесины начинают гореть при температуре около 300 градусов по Цельсию. Газы горят и повышают температуру древесины примерно до 600 градусов по Цельсию (1112 градусов по Фаренгейту).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на sciencing.com

Насколько горяча искра?

Это зависит от типа бенгальских огней, но температура этих искр может быть где угодно от 1800°F до 3000°F (1000°C — 1600°C).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на wired. com

Насколько горяча молния?

Фактически, молния может нагревать воздух, через который она проходит, до 50 000 градусов по Фаренгейту (в 5 раз горячее, чем поверхность солнца). Когда молния ударяет в дерево, тепло испаряет любую воду на своем пути, что может привести к взрыву дерева или отрыву полоски коры.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте Weather.gov

Что самое горячее на Земле?

Поразив кусок алюминия самым мощным в мире рентгеновским лазером, физики нагрели материю до 3,6 миллиона градусов по Фаренгейту (2 миллиона градусов по Цельсию), что на короткое время сделало ее самой горячей вещью на Земле. Только такие места, как сердце солнца или центр ядерного взрыва, более горячие.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на сайте nationalgeographic.com

Может ли лава сжечь человека?

Лава не убьет вас, если на короткое время коснется вас. Вы получите неприятный ожог, но если вы не упадете и не сможете выбраться, вы не умрете. При длительном контакте количество «покрытия» лавы и время, в течение которого она находилась в контакте с вашей кожей, будут важными факторами того, насколько серьезными будут ваши травмы!

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на вулкан.орегонстате.эду

Что самое горячее во Вселенной?

Сверхновая — самая горячая вещь во Вселенной. Температура в ядре во время взрыва взлетает до 6000 раз по сравнению с температурой ядра Солнца.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на indie88.com

Существует ли черный огонь?

Это черный огонь. Когда вы смешаете натриевый уличный фонарь или натриевую лампу низкого давления с пламенем, вы увидите темное пламя благодаря натрию и некоторым возбужденным электронам. «Странно думать, что пламя темное, потому что, как мы знаем, пламя излучает свет, а натрий поглощает свет лампы.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на thekidshouldseethis.com

Какой самый жаркий огонь в Америке?

Ацетилен и чистый кислород горят голубым цветом при температуре более 3400ºC — это самая высокая температура, достижимая при использовании топлива и пламени. Этого достаточно, чтобы расплавить вольфрам, который имеет самую высокую температуру плавления среди всех элементов.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на coopersfire.com

Действительно ли огонь горячий воздух?

Большинство пламени состоит из горячего газа, но некоторые горят так сильно, что превращаются в плазму. Характер пламени зависит от того, что горит. Пламя свечи в первую очередь представляет собой смесь горячих газов (воздуха и парафина). Кислород воздуха вступает в реакцию с парафином с выделением тепла, света и углекислого газа.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на sciencefocus.com

Какого цвета самый горячий огонь?

Хотя красный цвет обычно означает жару или опасность, при пожаре он указывает на более низкие температуры. В то время как синий для большинства представляет более холодные цвета, в огне все наоборот, то есть это самое горячее пламя. Когда все цвета пламени объединяются, цвет становится бело-голубым, который является самым горячим.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на firecontrolsystems.biz

Насколько горяч голубой огонь по Фаренгейту?

Синий цвет указывает на температуру даже более высокую, чем белый. Голубое пламя обычно появляется при температуре от 2600ºF до 3000ºF. Голубое пламя содержит больше кислорода и становится более горячим, потому что газы горят сильнее, чем органические материалы, такие как древесина.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на Wonderopolis.org

Существует ли Пурпурный огонь?

На цвет пламени влияет не только температура, но и тип используемого топлива (то есть горящего материала), поскольку некоторые химические вещества, присутствующие в материале, могут окрашивать пламя в разные цвета. Сине-фиолетовое (фиолетовое) пламя является одной из самых горячих видимых частей огня при температуре более 1400°C (2552°F).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на alexaanswers.amazon.com

Существует ли белый огонь?

Да. Белый огонь или белое пламя имеет температуру от 1300 до 1500 градусов по Цельсию (2400-2700 градусов по Фаренгейту) и является самым горячим цветом, возможным для органических материалов.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на thehealthyjournal. com

← Предыдущий вопрос
Как быстро стать заметным на YouTube?

Следующий вопрос →
Сколько в среднем сберегает 20-летний подросток?

Огонь II: Цвет и температура

Основной цвет пламени меняется в зависимости от температуры. Фотография огня камина — хороший пример такого варианта. Рядом с бревнами, где происходит наибольшее горение, огонь белого цвета, самого горячего цвета, возможного для органического материала в целом, или желтого цвета. Над желтой областью цвет меняется на оранжевый, что холоднее, а затем на красный, что еще холоднее. Выше красной области горение больше не происходит, а несгоревшие частицы углерода видны в виде черного дыма.

Диапазон температур от красного до белого:

• красный
  • Сразу видно: 525 °C (980 °F)
  • Тусклый: 700 °C (1300 °F)
  • Вишня, матовая: 800 °C (1500 °F)
  • Вишневый, полный: 900 °C (1700 °F)
  • Вишневый, прозрачный: 1000 °C (1800 °F)
• Оранжевый
  • Глубина: 1100 °C (2000 °F)
  • Прозрачный: 1200 °C (2200 °F)
• Белый
  • Беловатый: 1300 °C (2400 °F)
  • Яркий: 1400 °C (2600 °F)
  • Ослепляющий: 1500 °C (2700 °F)

Согласно приведенной выше информации (источник: Википедия) разница между раскаленным докрасна и раскаленным добела составляет около 1000 градусов. А как же сине-горячий?

Каждый раз, когда вы видите синий цвет в огне, он горячее белого. Диапазон составляет от 2600 до 3000 градусов по Фаренгейту, и это самый богатый кислородом тип пламени. Хорошим примером является горелка Бунзена:

Пламя горелки Бунзена:

1) вентиляционное отверстие закрыто

2) вентиляционное отверстие слегка открыто

3) вентиляционное отверстие полуоткрыто

4) вентиляционное отверстие почти полностью открыто (это ревущее голубое пламя).

В горелках Бунзена используется смесь газов. Газ горит горячее, чем органические материалы, такие как дерево и солома. Пламя газовой плиты синее. Пламя пропана синее с желтыми кончиками. Самые горячие возгорания происходят от кислородно-ацетиленовых горелок (около 3000 градусов по Цельсию), которые объединяют кислород и газ для создания точечного голубого пламени.

Цвет также говорит нам о температуре пламени свечи. Внутреннее ядро ​​пламени свечи светло-голубого цвета с температурой около 1800 К (1500 °C). Это самая горячая часть пламени. Цвет внутри пламени становится желтым, оранжевым и, наконец, красным. Чем дальше вы от центра пламени, тем ниже будет температура. Самая яркая красная часть имеет температуру около 1070 К (800 ° C).

Круглое голубое пламя — это фотография эксперимента по горению свечи на Международной космической станции. Пламя свечи на Земле имеет несколько разных температур внутри пламени из-за изменений, вызванных конвекционными потоками. В невесомости космической станции пламя горит круглее, медленнее, горячее и голубее.

Наши традиционные ассоциации с цветом и температурой говорят нам, что красный — горячий, а синий — холодный. Насколько сложно думать о синем как о горячем цвете?

Традиционная теория цвета гласит, что теплые цвета наступают, а холодные отступают. По моему опыту, это верно только тогда, когда цвета имеют одинаковую насыщенность. Если у вас есть чистый красный и чистый синий — красный продвигается вперед. Если у вас есть кирпично-красный и ярко-бирюзово-синий — синий наступает.