キャンプファイヤーやかがり火などの典型的な制御された火について考えるとき、頭に浮かぶ形容詞の多くはおそらく熱と温度に関するものです:Hot.とどろいている。焙煎。 一方で、視覚的な印象もいくつかあるかもしれません:きらめき。きらめく。踊る
色と同じように さまざまな色合い、強さで、絵画や衣服などの物理的媒体に現れます。媒体が火として知られているものである場合、それらは視覚的な「味」の同じ範囲を提示することもできます .火はちょうど . . .本当に熱い光。それとも？
たまたま、火に見られる色は火の温度と相関しているため、特定の色はより熱い炎でより頻繁に見られ、他の色は物事がちょうど調理中または消滅しているときに見られることが期待できます.しかし、状況はそれよりも複雑です。なぜなら、特定の火で何が燃えているかが、燃えている混合物の色の表示にも影響を与えるからです。
目に見える色はどのように生成されますか?
光として見えるものは、実際には電磁放射 (EM) であり、可視光は EM の多くのタイプの 1 つであり、EM スペクトル全体のほんの一部しか占めていません。 EM 波は、グラフ化された EM 波に沿った対応するポイント間の距離である波長と、固定ポイントを通過する 1 秒あたりの波長の数である周波数によって特徴付けられます。
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波長 (λ) の積 と頻度 (ν) EM 波の速度は常に光速 c (3
× 10 m/s) 電磁波の種類に関係なく
約 440 ナノメートル (4.4 × 10 m) 未満の波長範囲には、低端の電波が含まれ、次にマイクロ波が含まれます。約 7 × 10 m を超えると、X 線とガンマ線が現れます。これらは高い周波数を持ち、結果としてより高いエネルギーに関連付けられています。これは、炎の中で光る色に影響を与えます。
可視光スペクトル自体 (4.4 × 10 から 7 × 10 m) には、赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の順に、人間の目によって知覚される放射線が含まれています (有名な「Roy G. Biv」の小学校の理科の授業）。後でわかるように、不完全な忠実度ではありますが、この命令は発砲に持ち越されます。
物理学における熱とは?
地球上で見られるほとんどの火事が燃える理由は、ある種の物質が燃焼しているためであり、これには酸素ガス (O2) の存在が必要です。 ）。素材の性質 (明らかに、ガソリンは非常によく燃えますが、水はそれほど多くありません) や、火が大きくなるにつれて、より多くの素材と酸素で「燃料を供給」されているかどうかなど、さまざまな要因が炎の燃焼の程度に影響を与える可能性があります.
熱 エネルギーの単位を持ち、分子の単純な拡散と同様に、密度の高い領域から密度の低い領域に移動する量として考えることができます。光と熱はどちらも (一般的に望ましい!) 火の生成物であり、前述のように、光波はその周波数に比例したエネルギーに関連付けられています。これらのより速い振動により、熱の放出が大きくなり、炎の内部および近くの温度が高くなります。
炎の種類
多くの材料は、燃やすと独特の色を発します。たとえば、塩素と結合して通常の塩 (NaCl) を形成する元素ナトリウムは、燃焼すると明るいオレンジ色を生成します。ナトリウムはほとんどの種類の木材に含まれているため、通常の枝や棒から火を起こし、少なくともオレンジ色または濃い黄色の色を示さないことはまれです.
青 木の炎によく見られる炭素と水素は、可視光スペクトルの上限で光を放出し、青と紫の色合いを作り出します。金属銅は、空気に長時間さらされると緑色に変わることが知られています。銅化合物は、燃焼すると緑色または青色を発します。金属リチウムは、この 1 つのセクション内で虹色スペクトル全体を効果的に締めくくり、赤く燃えます。
- 非常に熱い火の中心に、鈍いオレンジ色の輝きや奇妙な暗い空間が見えることがあります。これは黒体放射として知られています 、および非常に高い温度の特徴です（たとえば、星の特徴です）。このタイプの放射の他の色をさらに加熱できる金属 (つまり、可視スペクトルの紫端に向かって)。
火の温度は?
さあ、あなたは料理をしています！そのため、特定の温度で燃える火に期待される色を見る前に、遭遇しやすい種類の火で生成される温度の範囲を知り、色をスキャンすることをお勧めします.結局のところ、これはほとんどの人が頭の中に入れておいたり、スマートフォンの便利な場所に置いたりしている情報ではありません.
典型的なろうそくの炎は外側の芯が 1,400 °C (約 2,500 °F) 近くで燃え、炎の芯は 800 °C (1,450 °F) で燃えます。これは、このような小さな炎には異常な温度です!一方、家庭用オーブンの壁は約 500 °C (900 °F) の温度に達することがあります。つまり、ベーキングまたはブロイリングの温度は、壁の金属の温度の約半分にしか達しません.
家に暖炉があり、目立たない距離で手を温める場合、熱を提供する炎は約 600 °C (1,100 °F) でうなりを上げます。実験室のブンゼン バーナーと同様に、木炭と薪で焚かれた焚き火は最高 1,100 °C (2,000 °F) に達することがあります。もちろん、太陽の内部温度は 2,000,000 °C (3,600,000 °F) であるため、これらの値はすべて些細なことのように見えます。
温度と炎の色は直接関係していますか?
あなたが学んだように、火の中で燃やされる材料の種類と火の温度の両方が、生成される色に影響を与えます.また、ろうそくの温度が大幅に異なる 2 つの例が示すように、どの 1 つの火も、その範囲内に温度の範囲があることはほぼ確実です (これは、時々観察される大量の色の変化を説明しています)。
何かが加熱されると、最初に気体に変わります (通常は観察できないもの)。これらのガス分子は、実際に可燃性分子である場合、酸素と反応します。均一な材料で構成され、制御された方法で加熱された火が赤みを帯び、次にオレンジ色、最後に明るい黄色の炎を示すのは典型的なことであり、エネルギーと熱の放出が増加していることを示しています.
ろうそくに火をつけて詳しく調べると、外側のコアのかなりの部分が青色であることに気付くでしょう。これは、たとえば暖炉では通常あまり見られないものです.これらの火災に与えられた温度の違いを考えると、これはまったく驚くべきことではありません.
炎の色温度チャート
ソースは多少異なりますが、可視光スペクトル全体で炎の温度と炎の色の関係を示す、信頼できる十分なグラフを作成することができます。
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暗赤色 (最初に見える輝き):500 ～ 600 °C (900 ～ 1,100
°F) * くすんだ赤:600 ～ 800 °C (1,100 ～ 1,650
°F) * 鮮やかなチェリーレッド:800 ～ 1,000 °C (1,650 ～ 1,800
°F) * オレンジ:1,000 ～ 1,200 °C (1,800 ～ 2,100
°F) * 鮮やかな黄色:1,200 ～ 1,400 °C (2,100 ～ 2,500
°F) ※白:1,400 ～ 1,600 °C (2,500 ～ 2,900
°F)
キャンプファイヤーでは青い炎が発生するほど高温になることはめったにないため、溶接のように金属を使用する場合によく見られます。
