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Eine Flamme (aus dem lateinischen Flamma) ist der sichtbare, gasförmige Teil eines Feuers. Es wird durch eine stark exotherme Reaktion verursacht, die in einer dünnen Zone stattfindet. Sehr heiße Flammen sind heiß genug, um ionisierte gasförmige Komponenten mit ausreichender Dichte zu haben, um als Plasma betrachtet zu werden.
Farbe und Temperatur einer Flamme hängen von der Art des an der Verbrennung beteiligten Brennstoffs ab, beispielsweise wenn ein Feuerzeug an eine Kerze gehalten wird. Durch die aufgebrachte Wärme verdampfen die Brennstoffmoleküle im Kerzenwachs. In diesem Zustand können sie dann leicht mit Luftsauerstoff reagieren, der bei der anschließenden exothermen Reaktion genügend Wärme abgibt, um noch mehr Brennstoff zu verdampfen und so eine gleichmäßige Flamme aufrechtzuerhalten. Die hohe Temperatur der Flamme bewirkt, dass sich die verdampften Brennstoffmoleküle zersetzen und verschiedene unvollständige Verbrennungsprodukte und freie Radikale bilden. Diese Produkte reagieren dann miteinander und mit dem an der Reaktion beteiligten Oxidationsmittel. Ausreichende Energie in der Flamme regt die Elektronen in einigen der vorübergehenden Reaktionszwischenprodukte wie dem Methylidinradikal (CH) und dem zweiatomigen Kohlenstoff (C2) an, was zur Emission von sichtbarem Licht führt, wenn diese Substanzen ihre überschüssige Energie freisetzen (siehe Spektrum unten) für eine Erklärung, welche spezifischen Radikalarten welche spezifischen Farben produzieren). Mit steigender Verbrennungstemperatur einer Flamme (wenn die Flamme kleine Partikel aus unverbranntem Kohlenstoff oder anderem Material enthält) steigt auch die durchschnittliche Energie der von der Flamme abgegebenen elektromagnetischen Strahlung (siehe Schwarzer Körper).
Andere Oxidationsmittel neben Sauerstoff können verwendet werden, um eine Flamme zu erzeugen. In Chlor brennender Wasserstoff erzeugt eine Flamme und gibt dabei gasförmigen Chlorwasserstoff (HCl) als Verbrennungsprodukt ab. Eine andere von vielen möglichen chemischen Kombinationen ist Hydrazin und Stickstofftetroxid, das hypergolisch ist und üblicherweise in Raketentriebwerken verwendet wird. Fluorpolymere können verwendet werden, um Fluor als Oxidationsmittel für metallische Brennstoffe, z. in der Magnesium / Teflon / Viton-Zusammensetzung.
Die in der Flamme auftretende chemische Kinetik ist sehr komplex und beinhaltet typischerweise eine große Anzahl chemischer Reaktionen und intermediärer Spezies, die meisten davon Radikale. Zum Beispiel verwendet ein bekanntes chemisches Kinetikschema, GRI-Mech, 53 Spezies und 325 Elementarreaktionen, um die Verbrennung von Biogas zu beschreiben.
Es gibt verschiedene Methoden, um die erforderlichen Verbrennungskomponenten auf eine Flamme zu verteilen. In einer Diffusionsflamme diffundieren Sauerstoff und Brennstoff ineinander; Die Flamme tritt dort auf, wo sie sich treffen. Bei einer vorgemischten Flamme werden Sauerstoff und Brennstoff vorher vorgemischt, was zu einer anderen Art von Flamme führt. Kerzenflammen (eine Diffusionsflamme) wirken durch Verdampfung des Brennstoffs, der in einem laminaren Strom von heißem Gas aufsteigt, der sich dann mit dem umgebenden Sauerstoff vermischt und verbrennt.
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