Древние греки верили, что огонь-это основной элемент Вселенной — который дает начало другим элементам, таким как земля, вода и воздух.
Сейчас ученые используют слово "элемент" для описания самых основных типов материи. Огонь здесь не подходит.
Красочное пламя пожара возникает в результате химической реакции, известной как горение. Во время горения атомы необратимо перестраиваются. Другими словами, когда что-то горит, его уже нельзя разжечь.
Огонь также является ярким напоминанием о кислороде, который пронизывает наш мир. Любое пламя требует трех компонентов: кислорода, топлива и тепла. Не имея даже одного, огонь не будет гореть. Как ингредиент воздуха, кислород обычно легче всего найти. (На таких планетах, как Венера и Марс, с атмосферами, содержащими гораздо меньше кислорода, было бы трудно разжечь огонь.) Роль кислорода заключается в соединении с топливом.
Теплоснабжение может осуществляться из любого количества источников. При зажигании спички трение между головкой спички и поверхностью, о которую она ударяется, высвобождает достаточно тепла, чтобы воспламенить покрытую головку. В лавинном огне жар доставляла молния.
Топливо-это то, что горит. Почти все может гореть, но некоторые виды топлива имеют гораздо более высокую температуру вспышки — температуру, при которой они воспламеняются, — чем другие.
Люди чувствуют тепло как тепло на коже. Только не атомы. Строительные блоки всех материалов, атомы просто становятся беспокойными, когда они нагреваются. Они изначально вибрируют. Затем, когда они разогреваются еще больше, они начинают танцевать, все быстрее и быстрее. Приложите достаточно тепла, и атомы разорвут связи, связывающие их вместе.
Древесина, например, содержит молекулы, состоящие из связанных атомов углерода, водорода и кислорода (и меньшего количества других элементов). Когда дерево становится достаточно горячим — например, когда ударяет молния или бревно бросают в уже горящий костер, — эти связи разрываются. Этот процесс, называемый пиролизом, высвобождает атомы и энергию.
Несвязанные атомы образуют горячий газ, смешиваясь с атомами кислорода в воздухе. Этот светящийся газ — а не само топливо-производит жуткий синий свет, который появляется в основании пламени.
Но атомы недолго остаются одиночными: они быстро связываются с кислородом в воздухе в процессе, называемом окислением. Когда углерод связывается с кислородом, он производит углекислый газ — бесцветный газ. Когда водород связывается с кислородом, он производит водяной пар-даже когда горит древесина.
Огонь горит только тогда, когда вся эта атомная перетасовка высвобождает достаточно энергии, чтобы поддерживать окисление в длительной цепной реакции. Еще больше атомов, выделяющихся из топлива, соединяются с соседним кислородом. Это высвобождает больше энергии, которая высвобождает больше атомов. Это нагревает кислород — и так далее.
Оранжевый и желтый цвета в пламени появляются, когда дополнительные, свободно плавающие атомы углерода нагреваются и начинают светиться. (Эти атомы углерода также составляют густую черную сажу, которая образуется на жареных гамбургерах или дне кастрюли, нагретой на огне.)
