Tại Sao Lửa Lại Nóng (và Nó Nóng Như Thế Nào)

Lửa nóng vì nhiệt năng (nhiệt) được giải phóng khi các liên kết hóa học bị phá vỡ và hình thành trong phản ứng cháy  . Quá trình đốt cháy biến nhiên liệu và oxy thành carbon dioxide và nước. Năng lượng là cần thiết để bắt đầu phản ứng, phá vỡ các liên kết trong nhiên liệu và giữa các nguyên tử oxy, nhưng nhiều năng lượng hơn được giải phóng khi các nguyên tử liên kết với nhau thành carbon dioxide và nước.

Nhiên liệu + Oxy + Năng lượng → Carbon Dioxide + Nước + Năng lượng khác

Cả ánh sáng và nhiệt đều được giải phóng dưới dạng năng lượng. Ngọn lửa là bằng chứng hữu hình của năng lượng này. Ngọn lửa bao gồm chủ yếu là khí nóng. Than hồng phát sáng vì vật chất này đủ nóng để phát ra ánh sáng nóng sáng (giống như đầu đốt bếp), trong khi ngọn lửa phát ra ánh sáng từ các khí ion (như bóng đèn huỳnh quang). Ánh sáng lửa là một dấu hiệu có thể nhìn thấy được của phản ứng cháy, nhưng năng lượng nhiệt (nhiệt) cũng có thể không nhìn thấy.

Tại sao lửa lại nóng

Tóm lại: Lửa nóng là do năng lượng tích trữ trong nhiên liệu được giải phóng đột ngột. Năng lượng cần thiết để bắt đầu phản ứng hóa học nhỏ hơn nhiều so với năng lượng tỏa ra.

Bài học rút ra chính: Tại sao lửa lại nóng?

• Lửa luôn luôn nóng, bất kể nhiên liệu được sử dụng.
• Mặc dù quá trình đốt cháy đòi hỏi năng lượng kích hoạt (đánh lửa), nhưng nhiệt lượng ròng thoát ra vượt quá năng lượng cần thiết.
• Việc phá vỡ liên kết hóa học giữa các phân tử oxy sẽ hấp thụ năng lượng, nhưng việc hình thành các liên kết hóa học cho các sản phẩm (carbon dioxide và nước) giải phóng nhiều năng lượng hơn.

Lửa nóng như thế nào?

Không có nhiệt độ duy nhất cho ngọn lửa vì lượng nhiệt năng được giải phóng phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm thành phần hóa học của nhiên liệu, sự sẵn có của oxy và phần ngọn lửa được đo. Một đám cháy gỗ có thể vượt quá 1100 ° C (2012 ° F), nhưng các loại gỗ khác nhau sẽ cháy ở các nhiệt độ khác nhau . Ví dụ, gỗ thông tạo ra nhiệt nhiều hơn gấp hai lần so với linh sam hoặc liễu và gỗ khô cháy nóng hơn gỗ xanh. Propan trong không khí cháy ở nhiệt độ tương đương (1980 ° C), nhưng nóng hơn nhiều trong oxy (2820 ° C). Các nhiên liệu khác như axetylen trong ôxy (3100 ° C) cháy nóng hơn bất kỳ loại gỗ nào.

Màu sắc của ngọn lửa là thước đo sơ bộ về độ nóng của ngọn lửa. Ngọn lửa màu đỏ đậm là khoảng 600-800 ° C (1112-1800 ° F), màu vàng cam là khoảng 1100 ° C (2012 ° F) và ngọn lửa trắng vẫn nóng hơn, dao động từ 1300-1500 ° C (2400-2700 ° F). Ngọn lửa màu xanh lam là ngọn lửa nóng nhất, nằm trong khoảng 1400-1650 ° C (2600-3000 ° F). Ngọn lửa khí màu xanh của đèn Bunsen nóng hơn nhiều so với ngọn lửa màu vàng từ ngọn nến sáp!

Phần nóng nhất của ngọn lửa

Phần nóng nhất của ngọn lửa là điểm cháy lớn nhất, là phần màu xanh lam của ngọn lửa (nếu ngọn lửa cháy nóng). Tuy nhiên, hầu hết học sinh thực hiện các thí nghiệm khoa học được yêu cầu sử dụng ngọn lửa trên cùng. Tại sao? Bởi vì nhiệt tăng lên, vì vậy đỉnh của ngọn lửa hình nón là một điểm thu năng lượng tốt. Ngoài ra, hình nón của ngọn lửa có nhiệt độ khá ổn định. Một cách khác để đánh giá vùng tỏa nhiệt nhiều nhất là tìm phần sáng nhất của ngọn lửa.

Sự thật thú vị: Ngọn lửa nóng nhất và tuyệt vời nhất

Ngọn lửa nóng nhất từng được tạo ra là ở nhiệt độ 4990 ° C. Ngọn lửa này được hình thành bằng cách sử dụng dicyanoacetylene làm nhiên liệu và ozone làm chất oxy hóa. Lửa nguội cũng có thể được tạo ra. Ví dụ, ngọn lửa ở khoảng 120 ° C có thể được hình thành bằng cách sử dụng hỗn hợp nhiên liệu không khí được điều chỉnh. Tuy nhiên, vì ngọn lửa nguội hầu như không vượt quá nhiệt độ sôi của nước, nên loại lửa này khó duy trì và dễ tắt.

Dự án lửa vui nhộn

Tìm hiểu thêm về lửa và ngọn lửa bằng cách thực hiện các dự án khoa học thú vị. Ví dụ, tìm hiểu cách muối kim loại ảnh hưởng đến màu ngọn lửa bằng cách làm cho ngọn lửa có màu xanh lục . Lên cho một dự án thực sự thú vị? Hãy thử đốt lửa .

Nguồn

• Schmidt-Rohr, K (2015). "Tại sao các vụ cháy luôn tỏa nhiệt, tạo ra khoảng 418 kJ trên mỗi nốt ruồi O 2 ". J. Chèm. Giáo dục. 92 (12): 2094–99. doi: 10.1021 / acs.jchemed.5b00333