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.
キャンプファイヤーの周りに座って あなたはその熱を感じ 木から出る煙のにおいや パチパチいう音を楽しみます 火に近づきすぎると 目は焼け鼻腔はひりひりします ねじれて ちらちらして 終わることなく姿を変えていく明るい炎を あなたはいつまでも 眺めていられるでしょう 正確にいえば あなたは 何を見ているのでしょうか? 炎は明らかに固体ではないし 液体でもありません 空気と交じりながら 炎はむしろ気体のように見えますが よりはっきりと そして儚く見えます 科学的にみても 火は気体とは違います 気体はいつまでも 同じ状態で存在できますが 火はやがて 燃え尽きてしまうからです
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.
ある思い違いは 火はプラズマであるというものです プラズマとは原子が電子を失った 物質の4つ目の状態です プラズマは他の物質とは違って 火と同様に 地球上において安定した状態では 存在しません プラズマは 気体が電界にさらされたときか 何千度にも何万度にも 熱せられたときにだけ形成されます それに対して 木や紙のような燃料は プラズマが形成されるとされる閾値を はるかに下回る 数百度で燃えます
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.
火が固体、液体、気体 そしてプラズマでもないのなら 何が残っているというのでしょう 実は火は物質ではなく 燃焼と呼ばれる化学反応を 私たちが見る時の感覚的な経験なのです 見方によれば 火は秋の紅葉や 熟れて香る果物や 蛍の点滅する光のようなものです これらすべては 起きている化学反応を 私たちが知覚したものです 火がこれらと異なる点は 同時にたくさんの感覚が反応するので 私たちは物理的なものから感じられるような 鮮やかな体験をすることにあります
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.
燃焼は このような体験を 燃料、熱、そして酸素を使って 作り出します キャンプファイヤーでは 木材が着火点にまで熱され 細胞壁が分解されて 糖やその他の分子が 空気中に放出されます これらの分子が 空気中の酸素と反応すると 二酸化炭素と水が発生します 同時に 木の中に閉じ込められていた水分が 蒸発し 膨張して周りの木を裂き 満足したかのようにパチパチという 音を出して逃げていきます 火の温度が上がるにつれて 燃焼によって発生した二酸化炭素と水蒸気は 膨張し 低密度になって 細い柱のようになって上昇します 重力が この膨張と上昇を引き起こし 炎は特徴的な 先細りの形になっています 重力がなかったら 密度の違いで分子が分離することはなく 炎は全く違った形になるでしょう
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.
私たちが炎を見ることができるのは 燃焼では光も発生するからです 分子は熱されると光を放出します 光の色は 分子の温度によって変わります 最も高温の炎は白か青です 固形燃料中の分子の種類も 炎の色に影響します 例えば 燃焼せずに残った 木に含まれる炭素原子は すすでできた小さな塊になり これが炎となって 私たちがキャンプファイヤーから連想する 明るいオレンジ色の光を放ちます 銅や塩化カルシウム 塩化カリウムなどの物質は 炎に独特の色合いを加えます
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.
色とりどりの炎のほかに 火は燃えているとき 常に熱を発生させています この熱が燃料を 着火点以上の温度に保ち 炎を持続させるのです 最終的には どんなに熱い炎も 燃料か酸素を 使い果たしてしまいます ねじれた炎は最後にきらめくと 細い煙を出して消えてしまいます まるで最初から そこになかったかのように