Почему при горении вещества наблюдается пламя?

Во-первых, нам нужно понять, что не каждое вещество при горении образует пламя. Примером является антрацитовый уголь, но он всё равно светится при горении.

Объяснение непрофессионала

Горение – это химический процесс, при котором молекулы вещества реагируют с кислородом воздуха, образуя новые вещества горения и выделяя энергию. Теперь, когда энергия высвобождается, она заставляет молекулы и атомы нагреваться. Под действием тепла летучие (которые могут испаряться) органические вещества, попавшие в вещество/новообразованные летучие вещества, начинают испаряться. Поскольку эти органические пары легче воздуха, они начинают подниматься вверх.

Кроме того, каждое вещество при нагревании испускает некоторое невидимое (мы ощущаем его как тепло)/видимое излучение (в зависимости от температуры и вещества).

Видимое излучение – это свет (КОЖЗГСФ), или можно сказать, что молекулы пара начинают светиться. Итак, пламя – это не что иное, как скопление молекул летучих органических веществ, которые светятся (потому что они горячие) и поднимаются вверх (из-за меньшей плотности, чем воздух).

Достигнув определённой высоты, они остывают и перестают светиться, и пламя выше не видно, но всё же они поднимаются вверх, так как мы чувствуем жар над пламенем. Как только все захваченные летучие органические вещества испаряются или производство новообразованных летучих веществ прекращается, пламя исчезает.

Подноготная: почему нагретые молекулы светятся? (объяснение в технической/научной парадигме)

Ответ лежит в квантовой физике. Энергия, выделяющаяся при разрыве связи, поглощается электронами атомов. Электроны возбуждаются и переходят в более высокое энергетическое состояние (нестабильное). За сверхкороткую долю секунды возбужденный (нестабильный) электрон перескакивает обратно в исходное энергетическое состояние, испуская фотоны с длиной волны, соответствующей разнице в энергии двух энергетических состояний. Если эта длина волны находится в диапазоне от ~400 нм до ~700 нм, то молекулы светятся, и наблюдается пламя.

Забавный факт: если через инфракрасную камеру наблюдать горящий объект, то будет видно гораздо большее и широкое пламя.

Автор Яшасви Шарма / Yashasvi Sharma
перевод, редактура и адаптация Дмитрий Бобров