Eine Flamme (von Latein) ist das sichtbare (Licht-Ausstrahlen), gasartiger Teil eines Feuers. Es wird durch hoch exothermic Reaktion (zum Beispiel, Verbrennen, eine Selbstunterstützen-Oxydationsreaktion) verursacht, in einer dünnen Zone stattfindend. Wenn ein Feuer heiß genug ist, um die gasartigen Bestandteile zu ionisieren, kann es ein Plasma werden.

Mechanismus

Farbe und Temperatur einer Flamme sind vom Typ des Brennstoffs abhängig, der am Verbrennen als zum Beispiel beteiligt ist, wenn ein leichterer zu einer Kerze gehalten wird. Die angewandte Hitze veranlasst die Kraftstoffmoleküle im Kerze-Wachs zu verdampfen. In diesem Staat können sie dann mit Sauerstoff in der Luft sogleich reagieren, die genug Hitze in der nachfolgenden exothermic Reaktion abgibt, noch mehr Brennstoff zu verdunsten, so eine konsequente Flamme stützend. Die hohe Temperatur der Flamme veranlasst die verdunsteten Kraftstoffmoleküle, sich zu zersetzen, verschiedene unvollständige Verbrennungsprodukte und freie Radikale bildend, und diese Produkte reagieren dann mit einander und mit dem an der Reaktion beteiligten Oxydationsmittel. Die genügend Energie in der Flamme wird die Elektronen in einigen der vergänglichen Reaktionszwischenglieder wie CH und C erregen, der auf die Emission des sichtbaren Lichtes hinausläuft, weil diese Substanzen ihre Überenergie veröffentlichen (sieh Spektrum unten für eine Erklärung, deren spezifische radikale Arten der spezifische Farben erzeugen). Als die Verbrennen-Temperatur einer Flamme zunimmt (wenn die Flamme kleine Partikeln von unverbranntem Kohlenstoff oder anderem Material enthält), so die durchschnittliche Energie der elektromagnetischen durch die Flamme abgegebenen Radiation (sieh blackbody).

Andere Oxydationsmittel außer Sauerstoff können verwendet werden, um eine Flamme zu erzeugen. Wasserstoff, der im Chlor brennt, erzeugt eine Flamme, und im Prozess strahlt gasartiges Wasserstoffchlorid (HCl) als das Verbrennen-Produkt aus. Eine andere von vielen möglichen chemischen Kombinationen ist hydrazine und Stickstoff tetroxide, der hypergolic und allgemein verwendet in Raketentriebwerken ist. Fluoropolymers kann verwendet werden, um Fluor als ein Oxydationsmittel von metallischen Brennstoffen z.B in der magnesium/teflon/viton Zusammensetzung zu liefern.

Die chemische Kinetik, die in der Flamme vorkommt, ist sehr kompliziert, und schließt normalerweise eine Vielzahl von chemischen Reaktionen und Zwischenarten, den meisten von ihnen Radikale ein. Zum Beispiel verwendet ein wohl bekanntes chemisches Kinetik-Schema, GRI-Mech, 53 Arten und 325 elementare Reaktionen, Verbrennen von biogas zu beschreiben.

Es gibt verschiedene Methoden, die erforderlichen Bestandteile des Verbrennens zu einer Flamme zu verteilen. In einer Verbreitungsflamme, Sauerstoff und in einander weitschweifigem Brennstoff; wo sie sich treffen, kommt die Flamme vor. In einer Vormischflamme werden der Sauerstoff und Brennstoff im Voraus vorgemischt, der auf einen verschiedenen Typ der Flamme hinausläuft. Kerze-Flammen (eine Verbreitungsflamme) funktionieren durch die Eindampfung des Brennstoffs, der sich in einem laminar Fluss von heißem Benzin erhebt, das sich dann mit Umgebungssauerstoff und combusts vermischt.

Flamme-Farbe

Flamme-Farbe hängt von mehreren Faktoren, das wichtigste ab normalerweise blackbody Radiation und geisterhafte Band-Emission, sowohl mit der geisterhaften Linienemission als auch mit geisterhaften Linienabsorption zu sein, kleinere Rollen spielend. Im allgemeinsten Typ der Flamme, Kohlenwasserstoff-Flammen, ist die wichtigste Faktor-Bestimmungsfarbe Sauerstoff-Versorgung und das Ausmaß des Kraftstoffsauerstoff-Vormischens, das die Brenngeschwindigkeit und so die Temperatur und Reaktionspfade bestimmt, dadurch verschiedene Farbenfarbtöne erzeugend.

In einem Laboratorium unter normalen Ernst-Bedingungen und mit einer geschlossenen Sauerstoff-Klappe brennt ein Bunsenbrenner mit der gelben Flamme (auch hat eine Sicherheitsflamme genannt) darum. Das ist wegen der Weißglut von sehr feinen Ruß-Partikeln, die in der Flamme erzeugt werden. Mit der zunehmenden Sauerstoff-Versorgung wird weniger blackbody-ausstrahlender Ruß wegen eines mehr ganzen Verbrennens erzeugt, und die Reaktion schafft genug Energie, Gasmoleküle in der Flamme zu erregen und zu ionisieren, zu einem blauen Äußeren führend. Das Spektrum eines Vormisch-(ganzes Verbrennen) die Butan-Flamme auf dem Recht zeigt, dass die blaue Farbe spezifisch wegen der Emission von aufgeregten molekularen Radikalen in der Flamme entsteht, die den grössten Teil ihres Lichtes ganz unter ~565 Nanometern in den blauen und grünen Gebieten des sichtbaren Spektrums ausstrahlen.

Der kältere Teil einer Verbreitung (unvollständiges Verbrennen) Flamme wird rot sein, zum Orange, Gelb, und weiß wechselnd, weil die Temperatur, wie gezeigt, durch Änderungen im blackbody Strahlenspektrum zunimmt. Für ein Gebiet einer gegebenen Flamme, je näher am Weiß auf dieser Skala, desto heißer, dass die Abteilung der Flamme ist. Die Übergänge sind häufig in Feuern offenbar, in denen die Farbe ausgestrahlt am nächsten am Brennstoff, mit einer Orangenabteilung darüber und rötlichen Flammen der höchste von allen weiß ist. Eine blaue Flamme erscheint nur, wenn der Betrag von Ruß-Abnahmen und den blauen Emissionen von aufgeregten molekularen Radikalen dominierend wird, obwohl das Blau häufig in der Nähe von der Basis von Kerzen gesehen werden kann, wo Bordruß weniger konzentriert ist.

Spezifische Farben können der Flamme durch die Einführung der erregbaren Arten mit hellen Emissionsspektrum-Linien gegeben werden. In der analytischen Chemie wird diese Wirkung in Flamme-Tests verwendet, um Anwesenheit einiger Metallionen zu bestimmen. In der Feuerwerkerei werden die pyrotechnischen Farbstoffe verwendet, um hell gefärbtes Feuerwerk zu erzeugen.

Flamme-Temperatur

es bei einer Temperatur einer Flamme schaut, gibt es viele Faktoren, die sich ändern oder gelten können. Ein wichtiger ist, dass eine Farbe einer Flamme keinen Temperaturvergleich notwendigerweise bestimmt, weil Radiation des schwarzen Körpers nicht das einzige Ding ist, das erzeugt oder die gesehene Farbe bestimmt; deshalb ist es nur eine Bewertung der Temperatur. Hier sind andere Faktoren, die seine Temperatur bestimmen:

• Adiabatische Flamme; d. h., kein Verlust der Hitze zur Atmosphäre (kann sich in bestimmten Teilen unterscheiden).
• Atmosphärischer Druck
• Prozentsatz-Sauerstoff-Inhalt der Atmosphäre.
• Der Brennstoff, der wird verbrennt (d. h., hängt ab, wie schnell der Prozess vorkommt; wie gewaltsam das Verbrennen ist.)
• Jede Oxydation des Brennstoffs.
• Temperatur von Atmosphäre-Verbindungen zur adiabatischen Flamme-Temperatur (d. h., Hitze wird zu einer kühleren Atmosphäre schneller überwechseln).
• Wie stochiometrisch der Verbrennen-Prozess (1:1 stoichiometricity) das Annehmen ist, dass keine Trennung die höchste Flamme-Temperatur haben wird..., wird überschüssige Luft/Sauerstoff es und ebenfalls nicht genug Luft/Sauerstoff senken.

In Feuern (besonders Hausfeuer) sind die kühleren Flammen häufig rot und erzeugen den grössten Teil des Rauchs. Hier weist die rote Farbe im Vergleich zur typischen gelben Farbe der Flammen darauf hin, dass die Temperatur niedriger ist. Das ist, weil es einen Mangel an Sauerstoff im Zimmer gibt und deshalb es unvollständiges Verbrennen gibt und die Flamme-Temperatur, häufig gerade 600-850 °C (1.112-1.562 °F) niedrig ist. Das bedeutet, dass viel Kohlenmonoxid gebildet wird (der ein feuergefährliches Benzin, wenn heiß, genug ist), der ist, wenn in der Feuer- und Brandstiftungsuntersuchung es größte Gefahr von backdraft gibt. Wenn das vorkommt, bekommen Flammen Sauerstoff, Kohlenmonoxid combusts und vorläufige Temperaturen von bis zu 2,000 °C (3,632 °F) kommen vor.

Flamme-Temperaturen von allgemeinen Sachen schließen eine Kerze an, eine Schlag-Fackel - um eine Propan-Fackel an, oder ein viel heißeres oxyacetylene Verbrennen daran ein.

Allgemeine Flamme-Temperaturen

Das ist ein raues Handbuch zu Flamme-Temperaturen für verschiedene allgemeine Substanzen (in 20 °C Luft an 1 atm. Druck):

Heißeste Flamme-Temperatur

Cyanogen erzeugt eine sehr heiße Flamme mit einer Temperatur, wenn er in Sauerstoff brennt.

Dicyanoacetylene, eine Zusammensetzung von Kohlenstoff und Stickstoff mit der chemischen Formel CN brennen in Sauerstoff mit einer hellblau-weißen Flamme bei einer Temperatur von 5260 K (4990 °C, 9010 °F), und an bis zu 6000 K im Ozon. Diese hohe Flamme-Temperatur ist auch das Ergebnis der Abwesenheit von Wasserstoff, und, deshalb, Wasser als ein Verbrennen-Produkt. Wegen seiner hohen spezifischen Hitze Wasserdampf weil neigt ein Verbrennen-Produkt dazu, die Flamme-Temperatur von Wasserstoff zu senken, der Zusammensetzungen enthält. Die endothermic Trennung von Wasser bei hohen Temperaturen über 2000 °C verhindert auch Flamme-Temperaturen, sich über 3000 bis 4000 °C zu erheben.

Kühle Flammen

Bei Temperaturen mindestens 120 °C können Kraftstoffluft-Mischungen chemisch reagieren und sehr schwache Flammen genannt kühle Flammen erzeugen. Das Phänomen wurde von Humphry Davy 1817 entdeckt. Der Prozess hängt von einem feinen Gleichgewicht der Temperatur und Konzentration von reagierender Mischung ab, und wenn Bedingungen richtig sind, dass es ohne jede Außenzünden-Quelle beginnen kann. Zyklische Schwankungen im Gleichgewicht von Chemikalien, besonders Zwischenprodukte in der Reaktion, geben Schwingungen in der Flamme, mit einer typischen Temperaturschwankung von ungefähr 100 K, oder zwischen "dem kühlen" und vollen Zünden. Manchmal kann die Schwankung zu Explosion führen.

Flammen im Mikroernst

2000 haben Experimente durch NASA bestätigt, dass Ernst eine indirekte Rolle in der Flamme-Bildung und Zusammensetzung spielt. Der allgemeine Vertrieb einer Flamme unter normalen Ernst-Bedingungen hängt von Konvektion ab, weil Ruß dazu neigt, sich zur Spitze einer Flamme (solcher als in einer Kerze in normalen Ernst-Bedingungen) zu erheben, es gelb machend. Im Mikroernst oder der Nullernst-Umgebung, solcher als in der Bahn, kommt natürliche Konvektion nicht mehr vor, und die Flamme wird kugelförmig mit einer Tendenz, blauer und effizienter zu werden. Es gibt mehrere mögliche Erklärungen für diesen Unterschied, dessen das wahrscheinlichste die Hypothese ist, dass die Temperatur genug gleichmäßig verteilt wird, dass Ruß nicht gebildet wird und ganzes Verbrennen vorkommt. Experimente durch NASA offenbaren, dass Verbreitungsflammen im Mikroernst mehr Ruß erlauben, völlig oxidiert zu werden, nachdem sie erzeugt werden, als Verbreitungsflammen auf der Erde wegen einer Reihe von Mechanismen tun, die sich verschieden im Mikroernst wenn im Vergleich zu normalen Ernst-Bedingungen benehmen. Diese Entdeckungen haben potenzielle Anwendungen in der angewandten Naturwissenschaft und Industrie besonders bezüglich der Kraftstoffleistungsfähigkeit.

Siehe auch

• Feuer
• Flamme-Entdecker
• Plasma (Physik)
• Pyranoscope

Links

• Eine Kerze-Flamme, die stark beeinflusst und durch ein elektrisches Feld wegen der Flamme bewegt ist, die Ionen hat.
• Ultraniedriger Emissionsbrenner des Niedrigen Strudels