火はなぜ熱いのか?どのくらい暑いですか？

炎の温度を理解する

ThoughtCo / JRビー

火が熱いのは、化学結合が分解されて形成されるときに熱エネルギー (熱) が放出されるためです。 燃焼 反応。燃焼は燃料と酸素を二酸化炭素と水に変えます。 エネルギーは 反応を開始するために必要であり、燃料中および酸素原子間の結合を破壊しますが、 より多くのエネルギーが放出されます 原子が結合して二酸化炭素と水になるとき。

燃料 + 酸素 + エネルギー → 二酸化炭素 + 水 + さらなるエネルギー

光と 熱 エネルギーとして放出されます。炎は、このエネルギーの目に見える証拠です。 炎は成っている 主に高温ガス。燃えさしは、物質が白熱光を発するほど熱くなっているため (ストーブ バーナーのように)、炎は電離ガスから光を発します (蛍光灯のように)。火の光は目に見える燃焼反応のしるしですが、熱エネルギー（熱）も目に見えないことがあります。

火が熱い理由

一言で言えば、燃料に蓄えられたエネルギーが突然放出されるため、火は熱いです。化学反応を開始するために必要なエネルギーは、放出されるエネルギーよりもはるかに少なくなります。

重要ポイント: なぜ火は熱いのか?

• 使用する燃料に関係なく、火は常に熱いです。
• 燃焼には活性化エネルギー (点火) が必要ですが、放出される正味の熱は必要なエネルギーを上回ります。
• 酸素分子間の化学結合を壊すとエネルギーが吸収されますが、生成物 (二酸化炭素と水) の化学結合が形成されると、より多くのエネルギーが放出されます。

火はどのくらい熱いですか？

放出される熱エネルギーの量は、燃料の化学組成、酸素の利用可能性、測定される火炎の部分など、いくつかの要因に依存するため、火には単一の温度はありません。薪の火は摂氏 1100 度 (華氏 2012 度) を超えることがありますが、さまざまな種類の薪が 異なる温度 .たとえば、マツはモミやヤナギの 2 倍以上の熱を発生し、乾いた木は青木よりも熱く燃えます。空気中のプロパンは同等の温度 (摂氏 1980 度) で燃焼しますが、酸素中ではより高温 (摂氏 2820 度) です。酸素中のアセチレン (摂氏 3100 度) などの他の燃料は、どの木材よりも熱く燃焼します。

火の色は、その熱さの大まかな目安です。深紅の炎は摂氏約 600 ～ 800° (華氏 1112 ～ 1800°)、橙黄色は摂氏約 1100° (華氏 2012°)、白い炎はさらに熱く、摂氏 1300 ～ 1500 (摂氏 2400 ～ 2700 度) の範囲です。 °華氏）。青い炎は最も熱いもので、摂氏 1400 ～ 1650° (華氏 2600 ～ 3000°) の範囲です。ブンゼンバーナーの青いガスの炎は、ろうそくの黄色い炎よりもはるかに熱い!

炎の最も熱い部分

炎の最も熱い部分は、炎の青い部分である最大燃焼点です (炎がその熱さで燃えている場合)。ただし、科学実験を行うほとんどの学生は、炎の上部を使用するように指示されます。なんで？熱が上昇するため、炎の円錐の上部はエネルギーの収集ポイントとして適しています。また、炎の円錐の温度はかなり一定です。最も熱の領域を測定する別の方法は、炎の最も明るい部分を探すことです。

豆知識: 最も熱い炎と最も冷たい炎

これまでに生成された最も熱い炎は摂氏 4990 度でした。この火災は、燃料としてジシアノアセチレンを使用し、酸化剤としてオゾンを使用して形成されました。クールファイアも作れます。例えば、調節された空気燃料混合物を使用して摂氏約１２０度の火炎を形成することができる。しかし、冷たい炎は水の沸点を少し超えているため、この種の火は維持が難しく、すぐに消えてしまいます。

楽しい火のプロジェクト

興味深い科学プロジェクトを実行して、火と炎についてさらに学びましょう。たとえば、金属塩が炎の色にどのように影響するかを学びます。 緑の火を作る .本当にエキサイティングなプロジェクトに参加しますか?与える 火吹きしてみる .

ソース

• Schmidt-Rohr、K (2015)。なぜ燃焼は常に発熱性であり、O 1 モルあたり約 418 kJ を生成するのか₂'。 Ｊ．Ｃｈｅｍ．教育する。 92 (12): 2094–99.ドイ: 10.1021/acs.jchemed.5b00333