Решён
Откуда и почему возникает свет при горении?

Юрий Наумов • Физика •
12.5k
6

Сидел вечером у костра и задумался. Вот дрова горят, выделяется тепло, понятно. Но почему при этом еще и свет появляется? Что конкретно светится? Сами молекулы дерева? Газ? Углерод какой нибудь раскаленный?

Вроде бы в школе проходили что то про возбужденные атомы и фотоны, но я уже не помню деталей. Хочется понять именно физику процесса, а не "потому что горячо".

И еще момент. Почему пламя спички желтое, а газовая конфорка горит синим? Это же тоже горение, но свет разный. Как так?

ГорениеИзлучениеОптикаСветФизика

6 ответов

Лучшие Новые Старые
Решение
125
Участник • 10 ответов

Коротко: светятся раскаленные частицы сажи (углерод).

Подробнее. При горении дерева происходит пиролиз, органика разлагается на летучие газы. Эти газы не сгорают мгновенно, часть углерода выделяется в виде микроскопических твердых частиц сажи. Они раскаляются до 1000-1500 градусов и начинают излучать свет по законам теплового излучения (закон Планка). Спектр непрерывный, с максимумом в инфракрасной и желто-оранжевой области. Поэтому пламя костра желтое.

Теперь про газовую конфорку. Там метан смешивается с воздухом ДО горения (предварительно смешанное пламя). Сгорание почти полное, сажа не образуется. Свет дают возбужденные молекулы промежуточных продуктов реакции, в основном радикалы CH и C2. Они излучают не тепловой спектр, а линейчатый, с пиками в синей области (около 430 и 470 нм). Поэтому синий цвет.

Если у газовой конфорки забьются отверстия и подача воздуха ухудшится, пламя станет желтым. Потому что начнет образовываться сажа, как в костре.

Аватар Юрий Наумов
Юрий Наумов Автор

Вот это объяснение! Про сажу вообще не думал в таком ключе, а ведь логично. Спасибо огромное

53
Участник • 5 ответов

Любое тело при нагреве выше ~500 градусов начинает светиться видимым светом. Это называется тепловое излучение, оно описывается формулой Планка для абсолютно черного тела. Чем выше температура, тем короче длина волны максимума излучения (закон Вина).

~500-600 C - тусклое красное свечение
~1000 C - оранжевое
~1500 C - желтое
~3000 C - белое
~6000 C - голубовато-белое (как поверхность Солнца)

В пламени костра раскаленные частицы углерода имеют температуру порядка 1000-1200 градусов, отсюда характерный желто-оранжевый оттенок. А синее пламя газа - это уже не тепловое излучение твердых частиц, а хемилюминесценция, свечение самих молекул в момент химической реакции.

38
Участник • 2 ответа

Тут выше все расписали очень подробно, но можно ещё проще сформулировать.

Свет при горении - это энергия, которую атомы не могут удержать. При химической реакции окисления выделяется энергия. Часть уходит в тепло (молекулы двигаются быстрее), а часть - в фотоны. Электрон в атоме получает квант энергии, прыгает на более высокую орбиталь, но долго там сидеть не может и падает обратно, выплёвывая фотон.

Какой именно фотон выплюнет - зависит от разницы энергий между орбиталями. Поэтому разные вещества горят разным цветом. Медь - зеленым, натрий - желтым, калий - фиолетовым.

Аватар Ольга Войлочная
Ольга Войлочная

Осторожнее с формулировками. Желтый цвет пламени костра обусловлен тепловым (непрерывным) излучением сажи, а не линейчатым спектром натрия. Это принципиально разные механизмы. Линейчатое излучение натрия тоже присутствует, но оно не определяет основной цвет.

15
Участник • 3 ответа

Потому что горячо. Нет, серьезно))

Нагрей любой кусок железа до 800 градусов и он будет светиться красным безо всякого горения. Свет = следствие температуры. Горение просто один из способов нагреть вещество.

89
Участник • 1 ответ

Забавный факт: если бы горение было полностью эффективным, мы бы вообще не видели пламя. Идеальное сгорание выдает только CO2 и воду, оба прозрачные. Красивое пламя костра - это буквально визуализация неэффективности процесса горения. Мы любуемся недогоревшим углеродом.

21
Эксперт • 5 ответов

Помню в универе на лабе по спектроскопии жгли соли разных металлов в горелке Бунзена. Стронций давал малиновое пламя, барий зеленоватое, литий алый. Очень красиво.

Преподаватель тогда объяснил что цвет определяется энергетическими переходами электронов конкретного элемента. По сути каждый элемент имеет свой "отпечаток пальца" в виде спектра излучения. На этом вся спектроскопия и построена, и так мы определяем состав звезд на расстоянии миллиардов световых лет.

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.