giovedì 22 febbraio 2018

Di cosa è fatto il fuoco ?

Di cosa è fatto il fuoco ?
Il fuoco è una reazione chimica — detta combustione —che corrisponde all'ossidazione di carbonio o di suoi composti allo stato gassoso ad opera dell'ossigeno contenuto nell'aria. La fiamma è la particolare porzione di spazio dove questo avviene.
Tipici combustibili gassosi sono il metano, il propano e il butano, le cui molecole sono costituite da carbonio legato all'idrogeno, anch'esso infiammabile. Essi sono contenuti allo stato liquefatto in bombole di alta pressione e gassificano immediatamente appena lasciati liberi di espandersi e mescolarsi all'aria. In tali circostanze, l'accensione può essere avviata da una semplice scintilla. Poiché la reazione di ossidazione è fortemente esotermica, ossia comporta lo sviluppo di calore, nella zona della fiamma viene raggiunta una temperatura molto alta.

La luce è dovuta a fenomeni di eccitazione degli elettroni, cioè le particelle più esterne degli atomi, che assorbono energia sotto forma di calore e la convertono in energia luminosa. Le particelle di sostanze solide, che sospese nella fiamma costituiscono dei punti di diffrazione della luce, amplificano il fenomeno. Nella fiamma ci sono una zona esterna poco luminosa e molto calda dove si ha combustione completa, una intermedia molto luminosa a combustione incompleta, e una interna dove non c’è combustione, ma trasporto di gas. La miscela che compone la fiamma è formata per lo più da sostanze molto reattive, i radicali liberi. La forma allungata della fiamma è dovuta alla tendenza dei gas caldi a salire verso l’alto. A mano a mano che si allontanano dal punto di combustione si raffreddano e la fiamma si assottiglia.
Rimane ora da capire come possano esistere anche combustibili solidi, quali il carbone, il legno, la carta, la stoffa, o anche liquidi, quali la benzina, il cherosene e l'alcool. Il fatto è che essi non brucerebbero senza prima essere vaporizzati, cosicché l'ossigeno possa mescolarsi intimamente con le molecole volatili e reagire con esse. Per questo è necessario passare attraverso la fase dell'accensione del fuoco: essa consiste nello scaldare fortemente una piccola zona del combustibile per farlo localmente vaporizzare. Una volta avviato il processo, la produzione di calore favorisce l'ulteriore evaporazione, l'autosostentamento della fiamma e il suo allargamento. Per quanto detto, è evidente che nel caso dei solidi una semplice scintilla non è in grado di far partire la combustione. Sui liquidi, invece, aleggia sempre una certa quantità del loro vapore, perciò in certi casi è possibile l'accensione tramite scintilla.

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