Sitting around a campfire, you can feel its heat, smell the woody smoke, and hear it crackle. If you get too close, it burns your eyes and stings your nostrils. You could stare at the bright flames forever as they twist and flicker in endless incarnations. But what exactly are you looking at? The flames are obviously not solid, nor are they liquid. Mingling with the air, they’re more like a gas, but more visible--and more fleeting. And on a scientific level, fire differs from gas because gases can exist in the same state indefinitely while fires always burn out eventually.
Assis autour d'un feu de camp, nous pouvons sentir sa chaleur, inhaler la fumée boisée, et l'entendre crépiter. En s'en approchant trop, il brûle nos yeux et pique nos narines. Nous pourrions contempler les flammes vives sans fin alors qu'elles serpentent et vacillent en des formes innombrables. Mais que regardons-nous exactement ? Bien évidemment, les flammes ne sont ni solides, ni liquides. Se mêlant à l'air, elles ressemblent plus à un gaz, mais en étant plus visibles et plus fugaces. Sur le plan scientifique, le feu se détache des gaz car les gaz peuvent subsister dans leur état indéfiniment tandis que le feu finit toujours par se consumer.
One misconception is that fire is a plasma, the fourth state of matter in which atoms are stripped of their electrons. Like fire and unlike the other kinds of matter, plasmas don’t exist in a stable state on earth. They only form when gas is exposed to an electric field or superheated to temperatures of thousands or tens of thousands of degrees. By contrast, fuels like wood and paper burn at a few hundred degrees —far below the threshold of what's usually considered a plasma.
Une fausse idée est que le feu est un plasma : le quatrième état de la matière dans lequel les atomes sont privés de leurs électrons. Comme le feu, et contrairement aux autres genres de matière, les plasmas n'existent pas dans un état stable sur Terre. Ils ne se forment que lorsqu'un gaz est exposé à un champ électrique ou surchauffé à des milliers, des dizaines de milliers de degrés. En revanche, les combustibles comme le bois et le papier brûlent à quelques centaines de degrés, bien en dessous du seuil de ce qu'on appelle communément plasma.
So if fire isn’t a solid, liquid, gas, or a plasma, what does that leave? It turns out fire isn’t actually matter at all. Instead, it’s our sensory experience of a chemical reaction called combustion. In a way, fire is like the leaves changing color in fall, the smell of fruit as it ripens, or a firefly’s blinking light. All of these are sensory clues that a chemical reaction is taking place. What differs about fire is that it engages a lot of our senses at the same time, creating the kind of vivid experience we expect to come from a physical thing.
Alors, si le feu n'est ni solide, ni liquide, ni gazeux, ni plasmatique, que reste-t-il ? En réalité, il s'avère que le feu n'est pas fait de matière du tout. C'est plutôt notre expérience sensorielle d'une réaction chimique appelée combustion. Ainsi, le feu ressemble au changement de couleur des feuilles en automne, à l'odeur d'un fruit qui mûrit, ou à la lumière clignotante d'une luciole. Ces choses sont les indices sensoriels qu'une réaction chimique se déroule. Ce qui diffère avec le feu, c'est qu'il éveille beaucoup de nos sens en même temps, ce qui génère un genre de situation très vive dont nous avons l'habitude avec des objets physiques.
Combustion creates that sensory experience using fuel, heat, and oxygen. In a campfire, when the logs are heated to their ignition temperature, the walls of their cells decompose, releasing sugars and other molecules into the air. These molecules then react with airborne oxygen to create carbon dioxide and water. At the same time, any trapped water in the logs vaporizes, expands, ruptures the wood around it, and escapes with a satisfying crackle. As the fire heats up, the carbon dioxide and water vapor created by combustion expand. Now that they’re less dense, they rise in a thinning column. Gravity causes this expansion and rising, which gives flames their characteristic taper. Without gravity, molecules don’t separate by density and the flames have a totally different shape.
La combustion crée cette expérience sensorielle en utilisant du combustible, de la chaleur, et de l'oxygène. Dans un feu de camp, lorsque les bûches atteignent leur température d'allumage, les parois de leurs cellules se décomposent, ce qui dégage des sucres et d'autres molécules dans l'air. Ces molécules réagissent ensuite avec l'oxygène dans l'air pour créer du dioxyde de carbone et de l'eau. En même temps, l'eau emprisonnée dans les bûches s'évapore, s'étend, rompt le bois autour, et s'échappe dans un crépitement plaisant. Alors que le feu chauffe, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, crées par la combustion, se dilatent. Devenus moins denses, ils s'élèvent dans une colonne qui s'affine. La gravité engendre cette dilatation et cette élévation, ce qui donne aux flammes leur forme caractéristique. Sans gravité, les molécules ne se séparent pas selon leur densité et les flammes ont une forme totalement différente.
We can see all of this because combustion also generates light. Molecules emit light when heated, and the color of the light depends on the temperature of the molecules. The hottest flames are white or blue. The type of molecules in a fire can also influence flame color. For instance, any unreacted carbon atoms from the logs form little clumps of soot that rise into the flames and emit the yellow-orange light we associate with a campfire. Substances like copper, calcium chloride, and potassium chloride can add their own characteristic hues to the mix.
Nous voyons tout cela parce que la combustion produit aussi de la lumière. Les molécules chauffées émettent de la lumière et la couleur de la lumière dépend de leur température. Les flammes les plus chaudes sont blanches ou bleues. Les types de molécules d'un feu peuvent aussi influencer la couleur des flammes. Par exemple, les atomes de carbone restant dans les bûches forment de petites particules de suie qui s'envolent dans les flammes et émettent la lumière jaune-orangée que l'on associe au feu de camp. Des substances comme le cuivre, le chlorure de calcium, et le chlorure de potassium peuvent ajouter leurs propres nuances au sein du mélange.
Besides colorful flames, fire also continues to generate heat as it burns. This heat sustains the flames by keeping the fuel at or above ignition temperature. Eventually, though, even the hottest fires run out of fuel or oxygen. Then, those twisting flames give a final hiss and disappear with a wisp of smoke as if they were never there at all.
Au-delà des flammes colorées, le feu ne cesse pas de produire de la chaleur en se consumant. Cette chaleur alimente les flammes en maintenant le combustible au-dessus de sa température d'allumage. Pourtant, même les feux les plus chauds finissent par manquer de combustible ou d'oxygène. Alors, ces flammes tourbillonnantes sifflent une dernière fois avant de disparaître dans une fine volute de fumée comme si elles n'avaient jamais été là.