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.
Stând în jurul focului de tabără, îi poți simți căldura, mirosi fumul lemnos și auzi cum trosnește lemnul. Dacă te apropii prea mult, te ustură ochii și te înțeapă nasul. Ai putea privi flacările pentru totdeauna, cum se unduiesc și licăresc în nenumărate feluri. Dar la ce privești de fapt? Cu siguranță flăcările nu sunt nici solide, nici lichide. Amestecându-se cu aerul sunt mai degrabă ca un gaz, dar mai vizibile și mai trecătoare. Și la nivel științific, flăcările sunt diferite de gaz pentru că gazul poate exista în aceeași stare nedefinit, în timp ce focul se stinge la un moment dat.
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.
O concepție greșită e că focul e plasmă, a patra stare a materiei în care electronii sunt desprinși de pe atomi. Precum focul și diferit de alte stări ale materiei, plasma nu există în forme stabile pe Pământ. E formată doar atunci când gazul e expus unui câmp electric sau e supraîncălzit la temperaturi de mii sau zeci de mii de grade. În contrast, combustibilii precum lemnul sau hârtia ard la câteva sute de grade, cu mult mai puțin față de limita inferioară a ceea ce poate fi considerat plasmă.
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.
Deci, dacă focul nu e solid, lichid, gaz sau plasmă, ce mai rămâne? Se pare că focul nu e de fapt materie. E experiența noastră senzorială a unei reacții chimice numită combustie. Altfel spus, focul e precum schimbarea culorii frunzelor toamna, mirosul fructelor când se coc sau lumina emisă de licurici. Toate acestea sunt indicii senzoriale că o reacție chimică are loc. Ce e diferit în cazul focului e că implică multe simțuri în același timp, creând o experiență intensă care presupunem că aparține unei materii fizice.
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.
Combustia creează această experiență senzorială folosind combustibil, căldură și oxigen. Într-un foc de tabără atunci când buștenii ating temperatura de ardere, pereții celulelor lor se descompun, eliberând zahar și alte molecule în aer. Aceste molecule reacționează apoi cu oxigenul din aer pentru a crea dioxid de carbon și apă. În același timp, apa prinsă în bușteni se vaporizează, se extinde și rupe lemnul din jurul ei, și este eliberată dând naștere acelor pocnituri plăcute. Odată cu creșterea temperaturii focului, dioxidul de carbon și vaporii de apă create de combustie se dilată. Acum, pentru că sunt mai puțin dense, se ridică într-o coloană efilată. Gravitația cauzează acestă expansiune și urcare ce oferă flăcărilor forma ascuțită. Fără gravitație moleculele nu se separă după densitate, iar flăcările au o formă total diferită.
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.
Putem vedea toate acestea pentru că combustia generează de asemenea și lumină. Moleculele emit lumină când sunt încălzite, iar culoarea luminii depinde de temperatura moleculelor. Cele mai fierbinți arderi sunt albe sau albastre. Tipul de molecule dintr-un foc poate influența de asemenea culoarea flăcărilor. De exemplu, orice atom de carbon restant din buștean formează mici grămăjoare de funingine ce se ridică în flacără și formează culoarea galben-orange specifică focului de tabără. Substanțele precum cuprul, clorura de calciu și clorura de potasiu pot adăuga o culoare caracteristică în acest amestec.
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.
Pe lângă flăcările colorate, focul generează și căldură când arde. Această căldură susține flăcările, păstrând combustibilul peste pragul de ardere. În cele din urmă, chiar și cele mai fierbinți focuri rămân fără combustibil sau oxigen. Apoi, flăcările dispar cu un ultim fâsâit într-o mână de fum, ca și cum nu ar fi existat niciodată.