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.
Bir kamp ateşinin etrafında otururken ısısını hissedebilir, yanan odun kokusunu alabilir ve ateşin çıtırdadığını duyabilirsiniz. Çok yaklaşırsanız gözlerinizi ve burun deliklerinizi yakar. Bitmeyen şekillerde hareket ediyor gibi görünürken o parlak ateşten gözlerinizi alamazsınız. Peki baktığınız bu şey aslında ne? Alevlerin katı olmadığı ortada, sıvı da değiller. Havayla olan etkileşimine bakınca gaza benziyorlar ama daha görünür ve daha uçucular. Bilimsel düzeyde ateş gazdan ayrılıyor çünkü gazlar aynı durumda sonsuza kadar kalabilirken ateş her zaman söner.
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.
Yanlış bir kanı da ateşin plazma olduğu, yani atomların elektronlardan ayrıldığı maddenin dördüncü hâli. Plazmalar ateşe benzer ama diğer madde türlerine benzemez, yani dünyada sabit bir durumda var olamazlar. Yalnızca gaz eletrik alanına maruz bırakılınca ya da binlerce veya yüz binlerce derece aşırı sıcağa maruz bırakılınca oluşurlar. Buna karşın odun veya kâğıt gibi yakıtlar birkaç yüz derece yanarlar; bir plazma için düşünülen eşiğin çok altında. Yani ateş ne katı, ne sıvı, ne gaz, ne de plazma.
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.
Peki geriye ne kaldı? Anlaşılan o ki ateş madde bile değil. Ateş, yanma denilen kimyasal reaksiyona gösterdiğimiz duyusal deneyim. Bir bakıma ateş sonbaharda renkleri değişen yapraklar gibi, olgunlaşan bir meyvenin kokusu veya ateş böceğinin yanıp sönen ışığı gibi. Tüm bu duyusal ipuçları kimyasal bir tepkimeye işaret ediyor. Ateşi farklı kılan şey pek çok duyumuza aynı anda hitap etmesi, fiziksel bir şeyden beklediğimiz deneyimi bize canlandırması.
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.
Yanma, yakıt, ısı ve oksijen kullanarak duyusal bir deneyim yaratıyor. Bir kamp ateşinde odunlar alev alma ısısına ulaştığında hücrelerinin duvarı bozunuyor, şeker ve diğer molekülleri havaya salıyorlar. Sonra bu moleküller havadaki oksijenle reaksiyona giriyor ve karbondioksit ve su yaratıyor. Bu esnada odunlar içinde sıkışmış su buharlaşıyor, genişliyor ve odundan ayrılıyor, hoşumuza giden bir çıtırdamayla kaçıyor. Ateşin ısısı arttıkça yanmanın oluşturduğu karbondioksit ve su buharı genişliyor. İncelen bir sütun hâlinde yükselirken ateşlerin yoğunluğu azalıyor. Bu genişleme ve yükselmeye yer çekimi sebep oluyor, ateşe o kendine özgü incelmeyi veriyor. Yer çekimi olmadan moleküller yoğunluğa göre ayrılmaz ve alevler de tamamen farklı bir şekle sahip olurlar.
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.
Bunun hepsini görüyoruz çünkü yanma ayrıca ışık da yaratıyor. Moleküller ısındığında ışık salınımı yapıyor ve ışığın rengi de moleküllerin ısısına göre değişiyor. En sıcak alevler beyaz veya mavi. Bir ateş içindeki moleküllerin türü de alevlerin rengini etkileyen bir faktör. Örneğin odunlardan tepkimeye uğramamış tüm karbon atomları biz kamp ateşiyle ilgilendikçe alevlerle yükselen ve sarı-turuncu bir ışık yayan is bulutları oluşturuyor. Bakır, kalsiyum klorür ve potasyum gibi maddeler de bu karışıma kendi tonlarını eklerler. Renkli alevlerin yanı sıra,
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.
ateş yandıkça ısı üretmeye de devam eder. Yakıtın tutuşma derecesinde veya üstünde tutulmasıyla ısı korunur. Ancak sonunda en sıcak alevler bile yakıt ve oksijensiz kalır. İşte bu noktada alevler son kez ses çıkarır ve orada hiç olmamışlar gibi bir duman eşliğinde kaybolurlar.