Η φωτιά είναι μια αρχαία τεχνολογία που βοήθησε να διαμορφωθεί η ανθρώπινη εξέλιξη. Οι πρόγονοί μας χρησιμοποίησαν τη φωτιά για ασφάλεια, μαγείρεμα και συντήρηση τροφίμων. Συγκεντρώνονταν γύρω από μια τρεμοπαίζουσα φωτιά για να μοιραστούν ιστορίες, να μεταδώσουν πολιτισμική γνώση και να χτίσουν κοινότητες.
Σήμερα, η φωτιά είναι ένα σημαντικό βιομηχανικό εργαλείο. Παραμένει βαθιά υφασμένη στην καθημερινή μας ζωή και στα τελετουργικά μας (σκεφτείτε το σβήσιμο των κεριών στην τούρτα γενεθλίων). Όπως και πριν από εκατομμύρια χρόνια, η φωτιά μπορεί να διαμορφώσει τα τοπία μας, έχοντας τη δύναμη τόσο να καταστρέφει όσο και να αναζωογονεί ολόκληρα οικοσυστήματα.
Η φωτιά είναι τόσο οικεία, κι όμως μπορεί να είναι δύσκολο να την ορίσουμε. Τι ακριβώς είναι η φωτιά;
Ας ξεκινήσουμε με ένα ερώτημα που είναι λίγο πιο εύκολο να απαντηθεί.
Ποια είναι τα συστατικά της φωτιάς;
Για να ανάψουμε φωτιά χρειαζόμαστε τρία πράγματα: καύσιμο (κάτι που καίγεται), οξυγόνο και έναν αρχικό σπινθήρα ή πηγή θερμότητας. Αυτό είναι γνωστό ως το «τρίγωνο της φωτιάς», αλλά θα μπορούσαμε επίσης να ονομάσουμε το καύσιμο και το οξυγόνο «αντιδρώντα» και την αρχική θερμότητα «ενέργεια ενεργοποίησης».
Σε μια δασική πυρκαγιά, η οργανική ύλη (όπως το ξύλο) παρέχει το καύσιμο. Το οξυγόνο υπάρχει στον αέρα και η ενέργεια ενεργοποίησης μπορεί να προέλθει από διάφορες πηγές, όπως οι κεραυνοί ή ανθρώπινες δραστηριότητες.
Αν αφαιρέσουμε ένα από τα αντιδρώντα, η φωτιά δεν μπορεί να συνεχίσει να καίγεται. Για να σβήσουμε μια δασική πυρκαγιά, η θερμότητα μπορεί να αφαιρεθεί ρίχνοντας νερό. Το νερό μετατρέπεται σε ατμό, ο οποίος επίσης πνίγει τη φωτιά εκτοπίζοντας τον αέρα. Το καύσιμο μπορεί να καταναλωθεί από την ίδια τη φωτιά ή να αφαιρεθεί προληπτικά μέσω ελεγχόμενων ή παραδοσιακών καύσεων.
Το κύριο «προϊόν» της φωτιάς είναι η ενέργεια, μαζί με τα αέρια διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς. Όταν υπάρχει περισσότερο καύσιμο από ό,τι οξυγόνο για καύση – όπως συμβαίνει σε μια δασική πυρκαγιά – μπορεί να προκύψουν επιπλέον προϊόντα. Ένα από αυτά είναι η αιθάλη, που αποτελείται από μικροσκοπικά, μισοκαμένα σωματίδια άνθρακα. Αυτά τα προϊόντα αλληλεπιδρούν και δημιουργούν αυτό που νιώθουμε και βλέπουμε όταν βιώνουμε τη φωτιά.
Η ζεστασιά που νιώθουμε από τη φωτιά προέρχεται από την ενέργεια που ακτινοβολεί προς τα έξω με τη μορφή θερμότητας. Τα καυτά αέρια προϊόντα ανυψώνονται επειδή έχουν μικρότερη πυκνότητα από τον γύρω, ψυχρότερο αέρα. Τα αέρια μεταφέρουν μαζί τους σωματίδια αιθάλης που λάμπουν σε κίτρινο-πορτοκαλί χρώμα λόγω της υψηλής θερμοκρασίας τους.
Σε μια δασική πυρκαγιά ή μια φωτιά κατασκήνωσης, είναι η πυρακτωμένη αιθάλη που βιώνουμε ως φλόγες. Οι φλόγες στην πραγματικότητα εκτείνονται πολύ πιο ψηλά από το σημείο όπου μπορούμε να τις δούμε. Καθώς η αιθάλη ανεβαίνει ψηλότερα, ψύχεται και εκπέμπει φως σε χρώματα που δεν μπορούμε να δούμε, όπως το υπέρυθρο φως.
Διαβάστε περισσότερα: Η παγκόσμια κυριαρχία του ανθρώπου ξεκίνησε με τη φωτιά, όχι με τα εργοστάσια ή τη γεωργία.
Λοιπόν, τι είναι η φωτιά;
Προφανώς δεν είναι ούτε υγρό ούτε στερεό. Αν και οι φλόγες περιλαμβάνουν καυτά αέρια, υπάρχουν μόνο όσο η φωτιά καίγεται. Δεν υπάρχουν σε σταθερή κατάσταση από μόνες τους και δεν μπορούμε να συλλέξουμε φλόγες σε ένα δοχείο, όπως θα μπορούσαμε με το CO₂ ή τους υδρατμούς. Επομένως, οι φλόγες και η φωτιά δεν είναι αέρια.
Μπορούμε επίσης να αποκλείσουμε το πλάσμα – την τέταρτη κατάσταση της ύλης. Το πλάσμα μοιάζει με ένα εξαιρετικά καυτό αέριο, αλλά με ορισμένες βασικές διαφορές.
Ένα πλάσμα περιέχει τόση θερμική ενέργεια ώστε τα άτομα σε αυτό ιονίζονται, δηλαδή δεν μπορούν πλέον να συγκρατήσουν όλα τα ηλεκτρόνιά τους. Το πλάσμα είναι σαν μια «σούπα» φορτισμένων σωματιδίων, τόσο ηλεκτρονίων όσο και ιονισμένων ατόμων, που μπορεί να άγει τον ηλεκτρισμό και να ανταποκρίνεται σε μαγνητικό πεδίο.
Στα πιο καυτά σημεία των πιο έντονων πυρκαγιών, είναι πιθανό να υπάρχουν αρκετά ιονισμένα άτομα ώστε να σχηματίζονται περιοχές ασθενούς πλάσματος. Ωστόσο, το πλάσμα αυτό δεν είναι σταθερό από μόνο του και η φωτιά, ως σύνολο, δεν συμπεριφέρεται όπως το πλάσμα.
Στην πραγματικότητα, η φωτιά δεν είναι ύλη. Η φωτιά είναι μια διεργασία. Είναι ένα είδος χημικής αντίδρασης που ονομάζεται καύση.
Μια διεργασία μοναδική στη Γη
Τα αέρια και το πλάσμα υπάρχουν παντού στο σύμπαν, αλλά η φωτιά όπως τη βιώνουμε –με ορατές φλόγες που τροφοδοτούνται από οξυγόνο– φαίνεται να είναι μοναδική στη Γη.
Η ίδια η Γη σχηματίστηκε από σκόνη και αέριο γύρω από έναν νεαρό Ήλιο, ο οποίος είναι τόσο καυτός ώστε αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από πλάσμα. Το σύμπαν φιλοξενεί τρισεκατομμύρια γαλαξίες, καθένας γεμάτος αστέρια και πιθανά πλανητικά συστήματα, επομένως υπάρχει άφθονο αέριο και πλάσμα εκεί έξω.
Ωστόσο, η Γη είναι το μόνο μέρος στο σύμπαν όπου γνωρίζουμε ότι η φωτιά είναι δυνατή.
Αυτό συμβαίνει επειδή ένα από τα βασικά συστατικά της φωτιάς –μια σταθερή παροχή οξυγόνου– είναι παραπροϊόν της ζωής. Και, όσο γνωρίζουμε, η ζωή υπάρχει μόνο εδώ, στη Γη.
Έμμα Μπράουν, Λέκτορας Μαθηματικών και Φυσικής, CQUniversity Αυστραλίας
Το άρθρο αυτό αναδημοσιεύεται από το The Conversation βάσει άδειας Creative Commons. Διαβάστε το πρωτότυπο άρθρο.
