Ведь что такое огонь? Наука отвечает и… удивляет!

Это, пожалуй, древнейший «инструмент» в истории человеческой цивилизации. Он согревал нас в замерзших пещерах, готовил еду, позволяя нашему мозгу развиваться, и был центром социализации на протяжении тысячелетий. И все же, если вы сегодня спросите кого-нибудь: «Что такое огонь?», ответ редко будет точным. Большинство будет говорить о горячем газе или форме энергии, возможно, некоторые более образованные люди упомянут плазму. ИЛИ научный реальность, однако, более сложна и увлекательна: огонь не является материей. Это то, что происходит, а не то, что существует независимо.

Треугольник, который порождает явление

Чтобы понять его природу, мы должны сначала рассмотреть его компоненты. Классическая теория говорит о «треугольнике огня». Нам понадобится топливо (дрова, бензин, бумага), кислород и источник тепла для активации. В химии топливо и кислород являются реагентами, а искра обеспечивает энергию активации.

Когда эти три вещества встречаются в правильных пропорциях, начинается бурная экзотермическая реакция. Если удалить хотя бы одну прядь, явление перестает существовать. Вода, например, тушит огонь не потому, что она «противоположный» элемент, а потому, что она поглощает тепло (превращается в пар) и вытесняет кислород, эффективно растворяя условия для реакции.

Иллюзия видимого пламени

То, что мы видим и называем «пламенем», является зрительным отпечатком реакции, но что именно мы видим? Выделяемое тепло заставляет газообразные продукты сгорания (такие как углекислый газ и водяной пар) расширяться и подниматься вверх, поскольку они менее плотны, чем холодный воздух.

Внутри этого восходящего потока горячих газов находятся мельчайшие частицы сажи (дыма), которые не успели полностью сгореть. Из-за огромной температуры эти частицы раскаляются. Они светятся характерным желто-оранжевым светом — явление, известное как накаливание. По сути, пламя представляет собой горячий воздух, обогащенный светящейся угольной пылью. Если бы мы могли видеть весь спектр, мы бы заметили, что пламя продолжается намного выше его видимой части, испуская инфракрасное излучение по мере охлаждения частиц.

Потому что это не газ и не плазма

Вот здесь и начинается путаница. Огонь содержит газы, но это не газ. Газы можно хранить в контейнере. Вы не можете заключить пламя в бутылку, так как как только заканчивается топливо или кислород, пламя исчезает. У него нет фиксированного состояния материи.

Многие поспешили отнести его к четвертому состоянию материи — плазме. Плазма — это ионизированный газ, «суп» из свободных электронов и ионов, которые реагируют на магнитные поля, как это происходит на Солнце или молнии. Хотя очаги слабой плазмы (где атомы теряют электроны из-за нагрева) могут образовываться в самых горячих зонах очень интенсивного пожара, типичный огонь камина или свечи не является плазмой. Он не обладает достаточной ионизацией, чтобы считаться таковым, и не ведет себя как единая проводящая жидкость.

Химический процесс

ИЛИ научный ответ оно менее материально и более кинетично. Огонь не является материей. Это процесс. Это заметное проявление горения, очень быстрого окисления. Это «событие» преобразования химической энергии в тепло и свет. Как бег — это не предмет, а действие тела, так и огонь — это «действие» молекул, бурно реагирующих друг с другом.

Земная привилегия

Самым поразительным элементом этого анализа является редкость пожаров в Вселенная. Мы живем в мире, полном звезд, которые состоят из плазмы, но не горят в смысле химического огня.

Огонь, каким мы его знаем, вероятно, присущ только Земле. Причина проста: кислород в газообразном виде и в высоких концентрациях встречается во Вселенной крайне редко и нестабильно. На Земле существует только благодаря жизни (фотосинтезу). Без жизни, производящей кислород, не было бы огня.

Поэтому каждый раз, когда вы зажигаете свечу, вы не просто видите свет. Вы наблюдаете редкое космическое исключение, химический процесс, который требует существования жизни для поддержания себя, напоминая нам, что даже самые обычные явления скрывают экзотическую сложность. Огонь – это не материал, который горит, это танец высвобождаемой энергии.