¿Cuáles son los colores de un fuego y qué tan calientes son?

Cuando piensas en un fuego controlado típico, como una fogata o una hoguera, muchos de los adjetivos que te vienen a la mente probablemente se relacionen con el calor y la temperatura: Caliente. Rugido. Asado. Por otro lado, es posible que también tenga una serie de impresiones visuales: Espumoso. Reluciente. Baile.

Tal como colores aparecen en una variedad de tonos, intensidades y en medios físicos como la pintura y la ropa, también pueden presentar la misma gama aparente de “sabores” visuales cuando el medio es lo que usted conoce como fuego. Esto tiene sentido, ya que el fuego es justo. . . luz muy caliente. ¿O es eso?

Da la casualidad de que los colores que ve en el fuego se correlacionan con la temperatura en el fuego, por lo que puede esperar ver ciertos colores con más frecuencia en llamas más calientes y otros cuando las cosas se están cocinando o apagándose. Pero la situación es más complicada que eso porque exactamente lo que se quema en un fuego determinado también influye en la visualización de colores en la mezcla en llamas.

¿Cómo se producen los colores visibles?

Lo que ve como luz es en realidad radiación electromagnética (EM), siendo la luz visible uno de varios tipos de EM y ocupando solo una pequeña fracción de todo el espectro EM. Las ondas EM se caracterizan por una longitud de onda, la distancia entre los puntos correspondientes a lo largo de una onda EM graficada, y una frecuencia, el número de longitudes de onda por segundo que pasan por un punto fijo.

  • El producto de longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) de una onda EM es siempre la velocidad de la luz c (3

    × 108 m / s) sin importar el tipo de onda EM.

El rango de longitudes de onda por debajo de aproximadamente 440 nanómetros (4,4 × 107 m) incluye ondas de radio en el extremo inferior, luego microondas. Por encima de aproximadamente 7 × 107 m, aparecen rayos X y rayos gamma; estos tienen altas frecuencias y, como resultado, están asociados con una mayor energía. Esto tiene implicaciones para los colores que se ven brillando en llamas.

El propio espectro de luz visible (4,4 × 107 hasta 7 × 107 m) incluye la radiación percibida por el ojo humano como, en orden, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta (el famoso “Roy G. Biv” de las clases de ciencias de la escuela primaria). Como verá, este orden se traslada al fuego, aunque con una fidelidad incompleta.

¿Qué es el calor en física?

La razón por la que la mayoría de los incendios que es probable que veas en la Tierra arden es que algún tipo de material se está quemando, y esto requiere la presencia de gas oxígeno (O2). Varios factores pueden influir en qué tan caliente arde la llama, incluida la naturaleza del material (obviamente, la gasolina se quema muy bien; el agua, no tanto) y si se está “alimentando” con más material y oxígeno a medida que crece el fuego.

Calor tiene unidades de energía y se puede concebir como una cantidad que se mueve de regiones de mayor densidad a regiones de menor densidad, como ocurre con la simple difusión de moléculas. La luz y el calor son ambos (¡generalmente deseables!) Productos de los incendios y, como se señaló anteriormente, las ondas de luz están asociadas con la energía en proporción a su frecuencia. Estas oscilaciones más rápidas dan como resultado una mayor liberación de calor, y esto a su vez se asocia con temperaturas más altas dentro y cerca de la llama.

Tipos de llama

Muchos materiales producen colores característicos cuando se queman. Por ejemplo, el elemento sodio, que se combina con el cloro para formar sal común (NaCl), produce un color naranja brillante cuando se quema. El sodio se encuentra en la mayoría de los tipos de madera, por lo que sería inusual armar un fuego con las ramas y palos habituales y que no muestre al menos un color naranja o amarillo oscuro.

La azul Las llamas que se ven a menudo en la madera provienen de los elementos carbono e hidrógeno, que emiten luz en el extremo superior del espectro de luz visible y, por lo tanto, crean tonalidades azules y violetas. Se sabe que el cobre metálico se vuelve verde si se expone al aire durante el tiempo suficiente; Los compuestos de cobre crean colores verdes o azules cuando se queman. El litio metálico, para redondear efectivamente todo el espectro del arco iris dentro de esta sección, se quema en rojo.

  • En el centro de un fuego muy caliente, es posible que vea un brillo anaranjado apagado o incluso un curioso espacio oscuro. Esto se conoce como radiación de cuerpo negro, y es característico de temperaturas muy altas (por ejemplo, es una característica de las estrellas). Los metales que pueden calentarse aún más avanzan a través de otros colores de este tipo de radiación (es decir, hacia el extremo violeta del espectro visible).

¿Cuál es la temperatura del fuego?

¡Ahora estás cocinando! Por lo tanto, antes de ver qué colores esperar de los incendios que arden a una temperatura determinada, es útil conocer el rango de temperaturas producidas en los tipos de incendios que puede encontrar y buscar colores. Después de todo, esta no es información que la mayoría de la gente guarda dentro de sus cabezas o en algún lugar a mano en sus teléfonos inteligentes.

La llama de una vela típica tiene un núcleo exterior que arde a cerca de 1400 ° C (aproximadamente 2500 ° F) mientras que el núcleo de la llama arde a 800 ° C (1450 ° F). ¡Son temperaturas extraordinarias para una llama tan pequeña! Las paredes de un horno doméstico, mientras tanto, pueden alcanzar temperaturas de alrededor de 500 ° C (900 ° F); eso significa que la temperatura de horneado o asado solo alcanza aproximadamente la mitad de la del metal de las paredes.

Si tiene una chimenea en su hogar que le gusta calentar sus manos a una distancia discreta, las llamas que proporcionan el calor se alejan a unos 600 ° C (1100 ° F). Una hoguera alimentada con carbón y madera puede alcanzar hasta 1.100 ° C (2.000 ° F), al igual que un mechero Bunsen de laboratorio. Por supuesto, la temperatura interna del sol de 2,000,000 ° C (3,600,000 ° F) hace que todos estos valores parezcan bastante triviales.

¿Están la temperatura y el color de la llama directamente relacionados?

Como ha aprendido, tanto el tipo de material que se quema en un fuego como la temperatura del fuego influyen en los colores que ve que se producen. Además, como ilustra el ejemplo de las dos temperaturas de velas muy diferentes, es casi seguro que cualquier incendio tendrá un rango de temperaturas dentro de él (lo que explica una gran cantidad de la variación de color que a veces se observa).

Cuando algo se calienta, primero se convierte en gas (algo que normalmente no se puede observar). Estas moléculas de gas luego reaccionan con el oxígeno si de hecho son moléculas combustibles. Sería típico ver un fuego consistente en un material uniforme y calentado de forma controlada mostrando llamas rojizas, luego naranjas y finalmente amarillas brillantes, demostrando un aumento de la energía y el calor liberado.

Si enciende y estudia de cerca una vela, probablemente notará que una porción considerable del núcleo exterior es azul, algo que generalmente no se ve mucho en, por ejemplo, chimeneas. Teniendo en cuenta las diferencias de temperatura dadas para estos incendios, esto no es sorprendente en absoluto.

Tabla de temperatura de color de la llama

Si bien las fuentes varían un poco, es posible construir un gráfico lo suficientemente confiable que muestre la relación entre la temperatura de la llama y el color de la llama en todo el espectro de luz visible.

  • Rojo oscuro (primer resplandor visible): 500 a 600 ° C (900 a 1100

    ° F) * Rojo opaco: 600 a 800 ° C (1100 a 1650

    ° F) * Rojo cereza brillante: 800 a 1000 ° C (1650 a 1800

    ° F) * Naranja: 1000 a 1200 ° C (1800 a 2100

    ° F) * Amarillo brillante: 1200 a 1400 ° C (2100 a 2500

    ° F) * Blanco: 1400 a 1600 ° C (2500 a 2900

    ° F)

Las temperaturas lo suficientemente altas como para producir llamas azules son inusuales en las fogatas, por lo que se ven con más frecuencia cuando se usan metales, como en la soldadura,