Flama

Una flama es una reaccion de combustion viva se produsent dins una zona d'espessor fèble: produtz de calor e emet mai sovent de la lutz. Es a l'origina de la produccion del fuòc.

Flama de pegon.

Fenomèn visual

Diferents tipes de flamas d'un bèc Bunsen segon la quantitat de dioxigèn disponible.

La lutz producha per una flama resulta d'una reaccion de combustion. Aquela es una reaccion d'oxidoreduccion. Dins lo cas dels metals - per la combustion del magnèsi per exemple - la combustion es plan descricha per un escambi d'electrons que produtz d'ions entre lo metal (donaire) e l'oxigèn (acceptador). Per las moleculas (cas del metan), la reaccion se descriu melhor per un escambi d'atòms d'oxigèn. que que siá, l'exotermicitat de la combustion pòrta lo solid o lo gas a una temperatura nauta (a vegas de milièrs de kelvins).

Un solid a temperatura nauta (per exemple lo fèrre en brutlant) produch una radiacion de contunh que la longor d'onda d'intensitat maximala es plan descricha per la lei de Wien. Pels gases (per exemple la flama del sòdi), la desexcitacion resulta de transicion electronica produsent de fotons de longor d'onda caracteristic del còrs emetor. La lutz possedís alara un espèctre de raias.

Tipologia

I a dos tipes de flama:

• la flama de difusion: dins aquela cas, los reactius — combustible e comburent — son destriats;
• la flama de premescla: dins aquel cas, los reactifs forman una fasa omogenèa.

Flama de difusion

Flama de difusion amb un calelh.

La flama de difusion se nomena atal que, los reactents essent destriats, devon venir al contact l'un de l'autre, pel fenomèn de difusion. Los cas tipics son:

• la combustion dels solids (fusta, candèla, papièr, etc) ;
• la combustion dels liquids (esséncia, gazòli, petròli, etc), jos forma « massissa » (sompa, sèrva) o de bruma (motor Diesel) ;
• lo motor-fusada utiliza de flamas de difusion, tipicament idrogèn/oxigèn o querosèn/oxigèn ;
• la combustion dels gases non mesclats a l'aire, per exemple un gas sortissent dirèctament d'una botelha contenent pas d'aire, una pèrda sus un tudèl que s'enflama sul pic.

Dins lo cas d'un fuòc de solids o de liquids, la combustion produch de calor; aquela calor provòca un fenomèn de distillacion, de pirolisi o simplament de fusion puèi de vaporizacion que produch un gas inflamable, que ven alimentar la flama. Que siá donc un fuòc de solid, de liquid o de gas, avèm:

• al centre de la flama: un gas combustible;
• la quita flama es un jaç prim on se realiza la reac ion de combustion;
• a l'exterior de la flama: lo gaz comburent, mai sovent lo dioxigèn de l'aire, e los produchs de reaccion (gas e particulas).

Aquel fenomèn pòt èsser fòrça complèxe; par exemple, la combustion del querosèn dins los motors d'avion pòt èsser descricha per 35000 reaccion fasen intervenir 225 espècias qumicas.

Aquela reaccion es sovent incomplèta, que sul luòc de la reaccion, la pima sisa de la flama, lo rapòrt entre combustible e comburent es pas ideal (non-stœquiometrica). Avèm donc de gases plan diferents — dioxid de carbòni (CO₂) e vapor d'aiga (H₂O), sovent monoxid de carbòni (CO), autres gases de reaccion e gases imbrutlats — coma las particulas de suja qui brutlan a lor torn. Mai, la nauta temperatura atencha mercé a la combustion provòca la formacion d'oxids d'azòt.

Anatomia

La flama de difusion se compausa de tres partidas:

1. une partida blava: aquí se realiza subretot la combustion, i a lo combustible d'un costat (la cera que s'evapora en vapor de cera), lo comburent (l'oxygèn) e los produchs de reaccion de l'autre; la temperatura de luminescéncia (subretot emission de lutz blava pel CO₂) gaireben 1 200 °C ;
2. una partida opaca, lusenta, puslèu jaune blanc mas anant cap al jaune-iranjat al suc: los produchs de combustion de la zona blava caçan l'aire, la zona es donc mai paure en dioxigèn, fins a una temperatura d'incandescéncia de 1 500 °C per combustion incomplèta e i a production de suja per excès de combustible. A 1 500 °C, las particulas de suja emeton una lutz blanca (irradaicion del còrs negre). Puèi, s'auçant, lor temperatura baissa, e emeton una lutz jaune iranjat;
3. una zona a l'entorn de la meca gaireben transparenta e escura: aquela region es tanben paure en dioxigèn tan que la cera i brutla pauc a una temperatura pro fèbla per que forme pas de suja.

La forma d'aquela flama es en granda partida duguda a la gravitat e al fenomèn de conveccion induch: los gases cauds pujan del fach del principi d'Arquimèdes. L'alimentacion en comburent pòt donc se far sonque pels costats.

Flamaen microgravitat

Flama en microgravitat.

En situation de microgravitat, las diferéncias de densitat entre aire caud e aire fred n'intervienon pas mai: la conveccion nena pas los produchs de la combustion (CO₂ per exemple) luènh de la flama. En consequéncia, la flama de difusion pen une forma esferica e los produchs de la combustion blocan l'accès del dioxigèn a la flama. En l'abséncia de movements d'aire provocats (buf per exemple), aquela tend a s'atudar d'esperela dins un delai pro breu.

Flama de premescla

Dins lo cas de la flama de premescla, lo combustible es sempre un gas, perfièchament mesclat al comburent. Tanben se dich flama airada.

Los exemples mai corrent son:

• lo bèc Bunsen e lo brutlaire de la cosinièra: aqueles dispositius presenton una dintrada d'aire permetent als gases de se mesclar abans de sortir;
• lo calamèl: es alimentat en gas combustible e en dioxigèn pur, la mescla se fasent abans la busa;
• lo motor d'alucatge comandat (motor d'esséncia), l'alucatge dels gases premesclats es realizat per una bogia;
• las explosions de gas, e dins los incendis, los fenomèns de propagacion rapid del fuòc (explosion de fums, abrandament generalizat de lamp, còp de grison).

Quitament se lamescla es pas perfiècha, la mescla intima dels reactents fa que la combustion es mai eficaça, la flamaes donc mai cauda e produch pauc de particulas imbrutladas, es donc blava.

• 
  Flama de premescla amb escorriment dels gases.
• 
  Flama d'un bèc Bunsen.

Anatomia

La flama esuna prima sisa de gas, qu'es la frontièra entre dos mitans:

1. los « gase frescs » (mescla combustible-comburent) d'un costat;
2. los gases brutlats (produchs de reaction) de l'autre.

L'esquèma çai dessús mòstra una flama de bèc Bunsen ; dins aquel cas, los gases frescs arriban amb una certa velocitat, lo front de flama progressa en sens contrari, çò que fa que globalament, la flama es imobila.

Sovent, los gases frescs son al repaus al respècte del referencial; dins aquel cas, lo front de flama se desplaça. Segon sa velocitat de propagacion, se dich detonacion (dins lo cas supersonic) o de deflagracion (per develocitats de flama subsonicas).

Propagacion

Los tres paramètres màger de propagacion de la flama son:

• las proporcions de la mescla: mai sèm près de proche l'estequiometria, mai la flama se propaga aviadament;
• la temperatura dels gases frescs: mai la temperatura es nauta (pròche de la temperatura provocant l'abrandament espontanèu), mai la propagacion es nauta;
• l'escorriment dels gases: los obstacles e turbuléncias modifican la progression de la flama.

Lo refregiment del gas fresc permet atal d'alentir la progression de la flama de premescla, veire de l'arrestar:

• dins un fuòc d'interior (luòc enclaus o miègenclaus), los pompièrs refregisson lo fum en vaporizant d'aiga;
• una grasilha pòt blocar la flama: la grasilha, a causa de sa granda superfícia especifica, pren la calor de la flama e l'empacha de se propagar de l'autre costat; aquela proprietat foguèt utilizada per Humphry Davy per la concepcion de las lampas de seguretat dins les minas, mas tanben per las maquinas foncionant en mitan possiblament explosiu.

Forma e cinetica

Vejatz Front de flama.

Notas e referéncias

Annèxes

Bibliografia

• Louis Boyer, , Belin, coll. « Pour la science », 2006 (ISBN 2-7011-3973-2).
• Bernard Valeur, , Belin, 2011, 224 p. (ISBN 2701158761).

Articles connèxes

• Fuòc
• Combustion
• Incendi
• Front de flama