Warum ist Feuer heiß? Wie heiß ist es?

Feuer ist heiß, weil Wärmeenergie (Wärme) freigesetzt wird, wenn während einer Verbrennungsreaktion chemische Bindungen aufgebrochen und gebildet werden. Bei der Verbrennung werden Kraftstoff und Sauerstoff in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Energie wird benötigt, um die Reaktion zu starten, Bindungen im Brennstoff und zwischen Sauerstoffatomen aufzubrechen, aber viel Es wird mehr Energie freigesetzt wenn Atome sich zu Kohlendioxid und Wasser verbinden.

Kraftstoff + Sauerstoff + Energie → Kohlendioxid + Wasser + mehr Energie

Sowohl Licht als auch Wärme werden als Energie freigesetzt. Flammen sind sichtbare Beweise für diese Energie. Flammen bestehen hauptsächlich aus heißen Gasen. Glut glüht, weil die Materie heiß genug ist, um Glühlampenlicht abzugeben (ähnlich wie bei einem Ofenbrenner), während Flammen Licht von ionisierten Gasen abgeben (wie bei einer Leuchtstofflampe). Feuerlicht ist ein sichtbarer Hinweis auf die Verbrennungsreaktion, aber auch thermische Energie (Wärme) kann unsichtbar sein.

Warum Feuer heiß ist

Kurz gesagt: Feuer ist heiß, weil die im Kraftstoff gespeicherte Energie plötzlich freigesetzt wird. Die zum Starten der chemischen Reaktion erforderliche Energie ist viel geringer als die freigesetzte Energie.

Key Takeaways: Warum ist Feuer heiß?

• Feuer ist immer heiß, unabhängig vom verwendeten Brennstoff.
• Obwohl die Verbrennung eine Aktivierungsenergie (Zündung) erfordert, übersteigt die freigesetzte Nettowärme die benötigte Energie.
• Das Aufbrechen der chemischen Bindung zwischen Sauerstoffmolekülen absorbiert Energie, aber das Bilden der chemischen Bindungen für die Produkte (Kohlendioxid und Wasser) setzt viel mehr Energie frei.

Wie heiß ist Feuer?

Es gibt keine einzige Temperatur für Feuer, da die Menge der freigesetzten Wärmeenergie von mehreren Faktoren abhängt, einschließlich der chemischen Zusammensetzung des Brennstoffs, der Verfügbarkeit von Sauerstoff und dem gemessenen Anteil der Flamme. Ein Holzfeuer kann 1100 Grad Celsius (2012 Grad Fahrenheit) überschreiten, aber verschiedene Holzarten brennen bei unterschiedlichen Temperaturen. Beispielsweise erzeugt Kiefer mehr als doppelt so viel Wärme wie Tanne oder Weide. Trockenes Holz brennt heißer als grünes Holz. Propan in der Luft verbrennt bei einer vergleichbaren Temperatur (1980 Grad Celsius), jedoch viel heißer in Sauerstoff (2820 Grad Celsius). Andere Brennstoffe wie Acetylen in Sauerstoff (3100 Grad Celsius) brennen heißer als jedes Holz.

Die Farbe eines Feuers ist ein grobes Maß dafür, wie heiß es ist. Tiefes rotes Feuer ist ungefähr 600-800 Grad Celsius (1112-1800 Grad Fahrenheit), Orange-Gelb ist ungefähr 1100 Grad Celsius (2012 Grad Fahrenheit), und eine weiße Flamme ist noch heißer und reicht von 1300-1500 Grad Celsius (2400-2700) Grad Fahrenheit). Eine blaue Flamme ist die heißeste von allen und liegt zwischen 1400 und 1650 Grad Celsius (2600-3000 Grad Fahrenheit). Die blaue Gasflamme eines Bunsenbrenners ist viel heißer als die gelbe Flamme einer Wachskerze!

Heißester Teil einer Flamme

Der heißeste Teil einer Flamme ist der Punkt maximaler Verbrennung, dh der blaue Teil einer Flamme (wenn die Flamme so heiß brennt). Den meisten Schülern, die wissenschaftliche Experimente durchführen, wird jedoch geraten, die Spitze der Flamme zu verwenden. Warum? Dies liegt daran, dass die Wärme steigt, sodass die Spitze des Flammenkegels ein guter Sammelpunkt für die Energie ist. Auch der Kegel der Flamme hat eine ziemlich konstante Temperatur. Eine andere Möglichkeit, den Bereich der meisten Hitze zu messen, besteht darin, nach dem hellsten Teil einer Flamme zu suchen.

Fun Fact: Die heißesten und coolsten Flammen

Die heißeste Flamme, die jemals produziert wurde, war bei 4990 Grad Celsius. Dieses Feuer entstand unter Verwendung von Dicyanoacetylen als Brennstoff und Ozon als Oxidationsmittel. Es kann auch ein kühles Feuer gemacht werden. Beispielsweise kann eine Flamme um 120 Grad Celsius unter Verwendung eines geregelten Luft-Kraftstoff-Gemisches gebildet werden. Da jedoch eine kühle Flamme kaum über dem Siedepunkt von Wasser liegt, ist diese Art von Feuer schwierig aufrechtzuerhalten und geht leicht aus.

Fun Fire-Projekte

Erfahren Sie mehr über Feuer und Flammen, indem Sie interessante wissenschaftliche Projekte durchführen. Erfahren Sie beispielsweise, wie Metallsalze die Flammenfarbe beeinflussen, indem Sie grünes Feuer erzeugen. Benutze Chemie, um ein Feuer zu entfachen, ohne Streichhölzer zu benutzen. Lust auf ein spannendes Projekt? Versuchen Sie es mit Feueratmung.

Quelle

• Schmidt-Rohr, K (2015). "Warum Verbrennungen immer exotherm sind und ungefähr 418 kJ pro Mol O ergeben₂J. Chem. Educ. 92 (12): 2094-99. Doi: 10.1021 / acs.jchemed.5b00333