رنگ‌های شعله، طیفی را در بر می‌گیرد که داستانی به قدمت خود آتش را روایت می‌کند. بسیاری از مردم تعجب می‌کنند که داغترین شعله چه رنگی است. این سؤال بیش از آنکه گواهی بر شیفتگی طبیعی به زیبایی آتش باشد، بر یک اصل اساسی در علم ترمودینامیک (thermodynamics) و احتراق (combustion) تأکید می‌کند.
کشف پاسخ، رابطه پیچیده بین دما، سوخت و رنگ شعله حاصل را روشن می‌کند و بینش‌هایی را در مورد کاربرد‌های عملی و پدیده‌های جهان طبیعی ارائه می‌دهد.
چه رنگی گرم‌ترین دما را تولید می‌کند؟
داغترین شعله‌ها، شعله‌هایی هستند که با رنگ‌های بنفش، فرابنفش، نیلی و آبی می‌سوزند. این ممکن است کسانی را که عادت دارند گرما را با رنگ‌های نارنجی و قرمز در اجاق آتش پیک‌نیک یا ذغال درخشان در یک آتش در حال خاموشی دیده باشند، شگفت‌زده کند.
به هر حال، این شعله‌های آبی و بنفش آتش، نشان‌دهنده حضور یک فرآیند احتراق شدیدتر و کارآمدتر است که معمولاً به دمای بالاتری نسبت به آتش‌های زرد یا قرمز می‌رسد.
در آزمایشات علمی و کاربرد‌های عملی، مانند چراغ بونزن (Bunsen burner) در محیط آزمایشگاهی، یا اجاق گاز در آشپزخانه، شعله آبی-بنفش نشانگر واضحی از حداکثر حرارت خروجی است.
شعله‌های آبی در شرایط بهینه سوخت و اکسیژن به دست می‌آیند، که امکان یک فرآیند احتراق کامل را فراهم می‌کند که آزاد شدن انرژی را به حداکثر می‌رساند و تلفات سوخت را به حداقل می‌رساند، بنابراین به عنوان معیاری برای درک دینامیک حرارتی و شیمیایی عمل می‌کند.
شعله آبی – بنفش چقدر داغ است؟
آتش آبی می‌تواند به دمای ۲۵۵۲ تا ۲۹۱۲ درجه فارنهایت (۱۴۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد) برسد که برتری خود را در سلسله‌مراتب حرارت شعله نشان می‌دهد. آتش بنفش می‌تواند تا ۳۰۰۰ درجه فارنهایت (۱۶۵۰ درجه سانتیگراد) بسوزد.
این گرمای شدید، به طور قابل توجهی، در داغترین قسمت شعله مشاهده می‌شود، جایی که رنگ آبی، زنده و خالص است، که نشان‌دهنده یک فرآیند احتراق کامل است. این به این معنی است که اکسیژن با سوخت مخلوط می‌شود، که در محیط‌های کنترل‌شده مانند آزمایشگاه‌ها و در محیط‌های صنعتی که نیاز به مشعل دمنده دارند، مهم است.
چه چیزی باعث ایجاد رنگ‌های مختلف در شعله‌های آتش می‌شود؟
رنگ‌های مختلف شعله به ترکیب شیمیایی مواد در حال سوختن و طول موج‌های خاص نور ساطع‌شده در نتیجه واکنش‌های شیمیایی مرتبط است.
هنگامی که عناصر مختلف در آتش گرم می‌شوند، الکترون‌های آن‌ها انرژی را جذب می‌کنند و به سطوح انرژی بالاتر می‌پرند. همانطور که این الکترون‌های برانگیخته به حالت‌های انرژی پایین‌تر خود باز می‌گردند، نور را در طول موج‌های خاصی ساطع می‌کنند که معادل با رنگ‌های مختلف قابل مشاهده برای چشم انسان است.
رنگ و شدت شعله توسط تفاوت انرژی بین حالت برانگیخته و پایه این الکترون‌ها تعیین می‌شود و از عنصری به عنصر دیگر متفاوت است. به عنوان مثال، سوزاندن سدیم یک رنگ زرد روشن منتشر می‌کند، در حالی که مس یک شعله سبز ایجاد می‌کند و پتاسیم یک رنگ بنفش از خود ساطع می‌کند.
به این ترتیب، شعله‌ها به عنوان یک طیف‌سنج طبیعی عمل می‌کنند و سرنخ‌هایی در مورد ترکیب عنصریِ ماده در حال سوختن ارائه می‌دهند و به ما کمک می‌کنند تا رابطه بین ترکیب شیمیایی و گسیل نور در طول موج‌های خاص را تجزیه و تحلیل کنیم.
چه رنگ‌هایی در آتش یافت می‌شود؟
به طور معمول، آتش می‌تواند طیف وسیعی از رنگ‌ها را از آبی ملایم و زرد روشن تا نارنجی تیره و قرمز پررنگ نشان دهد. در اینجا معنی متداول رنگ‌ها را بیان می‌کنیم:
- آبی نشان‌دهنده سوختگی داغ‌تر و غنی‌تر از اکسیژن است که اغلب در جایی که مخلوط گاز بهینه است، مانند یک مشعل با تنظیم خوب، دیده می‌شود.
- شعله نارنجی و زرد دمای معتدلی را نشان می‌دهد و در آتش‌های چوبی رایج است، جایی که احتراق کامل‌تر است.
- شعله‌های قرمز معمولاً دمای خنک‌تر را نشان می‌دهند و اغلب در شرایط اکسیژن محدود یا هنگام سوزاندن مواد خاصی که امکان احتراق کارآمدتر را نمی‌دهند، رخ می‌دهد.
همانطور که می‌بینید، رنگ‌های شعله، می‌توانند دما و کارایی سوختگی را بر اساس سوخت و اکسیژن موجود نشان دهند.
دمای شعله بر اساس رنگ
دمای آتش، بسته به عوامل مختلفی از جمله نوع سوخت سوزانده شده، مقدار اکسیژن موجود و واکنش‌های شیمیایی خاصی که در داخل شعله رخ می‌دهد، متفاوت است. در زیر دما‌های مرتبط با رنگ‌های مختلف شعله آورده شده است.
شعله‌های قرمز چقدر داغ هستند؟
شعله‌های قرمز اغلب با آتش‌سوزی‌های سردتر همراه است که می‌تواند بین ۱۱۱۲ تا ۱۴۷۲ درجه فارنهایت (۶۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد) باشد. این رنگ، در انتهایِ پایینِ مقیاس دما، ظاهر می‌شود که نشان‌دهنده روند احتراق آرام‌تر است.
آتش سوزی قرمز معمولاً در جایی رخ می‌دهد که اکسیژن محدودی وجود دارد یا زمانی که سوخت با سرعت کمتری می‌سوزد. این امر باعث می‌شود که شعله‌های قرمز در آتش‌های ملایم، مانند زغال‌سنگ‌های در حال دود شدن یا آتش‌سوزی در حال خاموش‌شدن، منظره‌ای رایج باشد.
شعله‌های نارنجی چقدر داغ هستند؟
دمای شعله‌های نارنجی بین ۲۰۱۲ تا ۲۱۹۲ درجه فارنهایت (۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد) متغیر است.
این دما در سناریو‌هایی که سوخت، اجازه احتراق کامل را نمی‌دهد یا زمانی که ذرات کربن اضافی در شعله وجود دارد رایج است که اغلب در شعله‌های شمع و آتش چوب‌های باز دیده می‌شود. آتش نارنجی به اندازه شعله آبی داغ یا کارآمد نیست، اما همچنان به اندازه کافی شدید است تا به گرمای قابل توجهی برسد.
شعله‌های سفید چقدر داغ هستند؟
یک شعله سفید روشن می‌تواند از دمای ۲۷۳۲ تا ۲۹۱۲ درجه فارنهایت (۱۵۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد) فراتر رود. این گرمای شدید، اغلب در شرایطی دیده می‌شود که ترکیب سوخت و اکسیژن بهینه است، مانند یک مشعل گازی که به خوبی کالیبره شده یا در طی واکنش‌های شیمیایی خاص (کالیبراسیون: به معنای تنظیم یا تعیین دقیق اندازه‌ها، ویژگی‌ها یا تنظیمات یک دستگاه یا سیستم است تا به درستی کار کند یا نتایج دقیق و قابل اعتماد ارائه شود – مترجم).
آتش سفید نشان‌دهنده آزاد شدن انرژی قدرتمند است که بیانگر سوختگی بسیار شدید و کارآمد است.
شعله‌های سبز چقدر داغ هستند؟
آتش سبز، یک مورد خاص است. این رنگ بیشتر انعکاسی از ترکیب شیمیایی مواد در حال سوختن است تا گرمای خود آتش. به عنوان مثال، سوزاندن ترکیبات مس می‌تواند یک شعله سبز روشن ایجاد کند.
در حالی که دمای دقیق یک آتش‌سوزی سبز، می‌تواند بسته به ماده شیمیایی سوزانده شده متفاوت باشد، به طور کلی نشان‌دهنده یک فرآیند احتراق است که بسته به شرایط اکسیژن و سوخت از نظر درجه حرارت شبیه به شعله‌های آبی یا نارنجی است.
سایر دما‌های آتش‌سوزی که باید بدانید
دمای آتش می‌تواند بسته به منبع و شرایط احتراق بسیار متفاوت باشد. در زیر برخی از دمای معمول آتش‌سوزی که مردم، اغلب در مورد آن‌ها پرس و جو می‌کنند آورده شده است.
شعله شمع
یک شعله معمولی شمع در دمایی در حدود ۱۸۳۲ تا ۲۵۵۲ درجه فارنهایت (۱۰۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد) در داغترین نقطه خود که معمولاً در قسمت آبی شعله قرار دارد می‌سوزد. دما می‌تواند بر اساس مواد شمع و محیط اطراف کمی متفاوت باشد.
شعله اجاق گاز
شعله‌های تولید شده توسط اجاق گازی که سوخت آن از گاز طبیعی تأمین می‌شود، اگر درجه آن روی “بالا” تنظیم شده باشد، معمولاً در دمایی در حدود ۳۵۴۲ تا ۳۶۳۲ درجه فارنهایت (۱۹۵۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد) می‌سوزد. شعله آبی، نشان‌دهنده احتراق کارآمد است و اجاق‌های گازی را به انتخابی ارجح برای کاربرد‌های پخت دقیق تبدیل می‌کند.
آتش سوزی مشعل گازی
آتش‌سوزی‌هایی که با گاز طبیعی ایجاد می‌شوند، مانند آتش‌سوزی‌هایی که در سیستم‌های گرمایش خانه یا آتش‌سوزی‌هایی که در فضای باز یافت می‌شوند، می‌توانند به دمایی شبیه به دمای اجاق گاز برسد. کارایی احتراق و رنگ آبی شعله، نشان‌دهنده یک سوختگی تمیز، با درجه حرارتی اغلب بیش از ۳۵۴۲ درجه فارنهایت (۱۹۵۰ درجه سانتیگراد)، است.
نکات ایمنی در برابر آتش‌سوزی که همه باید بدانند
در حالی که رنگ‌های شعله‌ها نگاهی اجمالی به علم احتراق و دما‌های مختلف آتش‌سوزی دارند، مهم است که اهمیت ایمنی در برابر آتش‌سوزی را به خاطر بسپاریم.
رعایت ایمنی در برابر آتش در پیشگیری از حوادث و تضمین رفاه افراد و جوامع ضروری است. در اینجا چند نکته مهم ایمنی آتش نشانی وجود دارد که همه باید بدانند.
- مخازن گاز را به درستی ذخیره کنید. چه برای پخت و پز، گرمایش یا سایر مقاصد، اطمینان حاصل کنید که مخازن گاز در مناطقی با تهویه مناسب و دور از فضا‌های زندگی و منابع احتمالی اشتعال، نگهداری می‌شوند. به طور مرتب آن‌ها را از نظر نشت یا آسیب بررسی کنید تا از حوادث غیرمنتظره جلوگیری کنید.
- با چوب به طور ایمن برخورد کنید. هنگام استفاده از چوب برای آتش‌سوزی، آن را در مکانی خشک و دور از خانه خود نگهداری کنید تا خطر گسترش تصادفی آتش را کاهش دهید. فقط از چوب خشک و مناسب آتش، برای سوزاندن استفاده کنید تا دود را به حداقل برسانید و از تجمع کرئوزوت یا روغن قطران (creosote) که یکی از دلایل رایج آتش‌سوزی دودکش است جلوگیری کنید.
- هشدار دهنده دود نصب کنید. خانه خود را با آژیر دود در همه سطوح، در داخل اتاق خواب‌ها و اتاق‌های خواب بیرونی، مجهز کنید. آن‌ها را هر ماه تست کنید و سالیانه باتری‌ها را تعویض کنید تا مطمئن شوید که همیشه سالم هستند.
- یک مسیر فرار را برنامه‌ریزی و تمرین کنید. یک طرح فرار از آتش، ایجاد کنید که شامل دو خروجی از هر اتاق و یک مکان ملاقات مشخص در خارج است. این طرح فرار را حداقل دو بار در سال با تمام اعضای خانواده تمرین کنید.
- کپسول‌های آتش نشانی را در دسترس داشته باشید. یک کپسول آتش‌نشانی را به راحتی در قسمت‌های کلیدی، به ویژه آشپزخانه در دسترس داشته باشید و مطمئن شوید که همه اعضای خانه می‌دانند چگونه از آن استفاده کنند.
- هرگز آتش را بدون مراقبت ر‌ها نکنید. همیشه شعله‌های باز، چه از شمع، شومینه یا وسایل آشپزی را کنترل کنید. قبل از خروج از اتاق یا رفتن به خواب از خاموش‌شدن کامل آتش، اطمینان حاصل کنید.
