Une flamme (du latin flamma) est la partie visible et gazeuse d'un feu. Elle est causée par une réaction hautement exothermique se déroulant dans une zone mince. Les flammes très chaudes sont suffisamment chaudes pour avoir des composants gazeux ionisés de densité suffisante pour être considérés comme du plasma.

La couleur et la température d'une flamme dépendent du type de combustible impliqué dans la combustion, comme, par exemple, lorsqu'un briquet est tenu à une bougie. La chaleur appliquée provoque la vaporisation des molécules de carburant dans la cire de bougie. Dans cet état, ils peuvent alors facilement réagir avec l'oxygène de l'air, qui dégage suffisamment de chaleur dans la réaction exothermique ultérieure pour vaporiser encore plus de carburant, entretenant ainsi une flamme constante. La température élevée de la flamme provoque la décomposition des molécules de carburant vaporisées, formant divers produits de combustion incomplets et radicaux libres, et ces produits réagissent alors entre eux et avec l'oxydant impliqué dans la réaction. Une énergie suffisante dans la flamme excitera les électrons dans certains des intermédiaires de réaction transitoires tels que le radical méthylidyne (CH) et le carbone diatomique (C2), ce qui entraîne l'émission de lumière visible lorsque ces substances libèrent leur excès d'énergie (voir le spectre ci-dessous pour une explication des espèces radicalaires spécifiques qui produisent quelles couleurs spécifiques). À mesure que la température de combustion d'une flamme augmente (si la flamme contient de petites particules de carbone imbrûlé ou d'un autre matériau), il en va de même pour l'énergie moyenne du rayonnement électromagnétique émis par la flamme (voir Corps noir).

D'autres oxydants en plus de l'oxygène peuvent être utilisés pour produire une flamme. La combustion de l'hydrogène dans le chlore produit une flamme et dans le processus émet du chlorure d'hydrogène gazeux (HCl) comme produit de combustion. Une autre des nombreuses combinaisons chimiques possibles est l'hydrazine et le tétroxyde d'azote qui est hypergolique et couramment utilisé dans les moteurs de fusée. Les fluoropolymères peuvent être utilisés pour fournir du fluor en tant qu'oxydant de carburants métalliques, par ex. dans la composition magnésium / téflon / viton.

Les cinétiques chimiques se produisant dans la flamme sont très complexes et impliquent généralement un grand nombre de réactions chimiques et d'espèces intermédiaires, la plupart d'entre elles des radicaux. Par exemple, un schéma de cinétique chimique bien connu, GRI-Mech, utilise 53 espèces et 325 réactions élémentaires pour décrire la combustion du biogaz.

Il existe différentes méthodes pour distribuer les composants nécessaires de la combustion à une flamme. Dans une flamme de diffusion, l'oxygène et le carburant se diffusent l'un dans l'autre; la flamme se produit là où ils se rencontrent. Dans une flamme prémélangée, l'oxygène et le carburant sont préalablement mélangés, ce qui entraîne un type de flamme différent. Les flammes de bougie (une flamme de diffusion) fonctionnent par évaporation du combustible qui monte dans un flux laminaire de gaz chaud qui se mélange ensuite avec l'oxygène environnant et se brûle.

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