فلزات می سوزند در واقع، اکثر فلزات هنگام سوختن گرمای زیادی آزاد می کنند و به سختی از بین می روند. به عنوان مثال، ترمیت برای جوش دادن ریل قطار به یکدیگر استفاده می شود. سوخت موجود در ترمیت فلز آلومینیوم است. هنگامی که ترمیت می سوزد، اتم های آلومینیوم با اتم های اکسیژن پیوند می خورند و اکسید آلومینیوم را تشکیل می دهند و در این فرآیند گرما و نور زیادی آزاد می کنند. به عنوان مثال دیگر، جرقه های دستی از آلومینیوم، منیزیم یا آهن به عنوان سوخت استفاده می کنند. شعله یک جرقه با شعله آتش چوب متفاوت به نظر می رسد زیرا فلز تمایل دارد گرمتر، سریعتر و کاملتر از چوب بسوزد. این همان چیزی است که به یک جرقه روشن، شعله درخشان متمایز خود را می دهد. در واقع، بیشتر آتش بازی ها حاوی سوخت های فلزی هستند. به عنوان مثالی دیگر، لوله های فلاش قدیمی مورد استفاده در عکاسی چیزی جز سوزاندن تکه های منیزیم در یک لامپ شیشه ای نبودند. همچنین تقویت کننده های موشک جامد شاتل فضایی از آلومینیوم به عنوان سوخت استفاده می کردند. برخی فلزات مانند سدیم آنقدر خوب می سوزند که ما از آنها اشیاء روزمره نمی سازیم. هر پیشاهنگ پسری که با استفاده از پشم فولاد آتشی را به راه انداخته باشد می تواند این واقعیت را تأیید کند که فلزات می سوزند.
آتش بازی نمونه ای از سوزاندن فلزات است.
با این حال، ممکن است تعجب کنید که چرا نگه داشتن یک کبریت روشن روی فویل آلومینیومی باعث سوختن آن نمی شود. به همین ترتیب، قرار دادن یک ماهیتابه فلزی روی شعله آشپزخانه باعث نمی شود که تابه آتش بگیرد. به نظر می رسد در موقعیت های روزمره، اشیاء فلزی چندان نمی سوزند. اگر فلزات واقعاً بسوزند چگونه می توان این کار را ممکن کرد؟ سه عامل اصلی دخیل هستند.
اولاً، اگر یک تکه فلز جامد داشته باشید، سخت است که اتمهای اکسیژن به اندازه کافی به اکثر اتمهای فلز نزدیک شوند تا واکنش نشان دهند. برای سوزاندن فلز، هر اتم فلز باید به اندازه کافی به یک اتم اکسیژن نزدیک شود تا به آن متصل شود. برای قطعات بزرگ فلز؛ مانند قاشق، قابلمه و صندلی؛ بسیاری از اتم ها به سادگی بیش از حد عمیق دفن شده اند که به مولکول های اکسیژن دسترسی ندارند. علاوه بر این، فلزات به راحتی تبخیر نمی شوند. هنگامی که یک تکه چوب یا یک شمع مومی را می سوزانید، ذرات سوخت به آسانی تبخیر می شوند، به این معنی که تنها با کمی گرما، به هوا پرتاب می شوند، جایی که دسترسی بهتری به اتم های اکسیژن دارند. در مقابل، فلزات جامد تمایل دارند که اتم هایشان بسیار محکم به هم متصل شوند، به این معنی که استفاده از گرما برای تبخیر فلز بسیار سخت تر است. همچنین، مواد آلی مانند چوب یا پارچه حاوی مقدار زیادی اکسیژن هستند، در حالی که فلزات خام اینطور نیستند. این یکی از دلایلی است که سوزاندن یک قاشق فلزی بسیار سخت تر از قاشق چوبی است، حتی اگر هر دو از قطعات بزرگی از مواد تشکیل شده باشند.
با در نظر گرفتن این واقعیت، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که اتم های فلز را به صورت دستی از هم جدا کنیم تا آنها را بهتر بسوزانیم. در عمل، این به معنای آسیاب کردن فلز به پودر ریز است. هنگامی که به عنوان سوخت در محصولات تجاری و فرآیندهای صنعتی استفاده می شود، فلزات معمولاً به شکل پودر در می آیند. اگرچه، حتی اگر یک بلوک فلزی را به صورت پودر آسیاب کرده باشید، اگر فقط از اکسیژن موجود در هوای محیط استفاده کنید، باز هم به همان اندازه که می تواند می سوزد، نمی سوزد. مشکل این است که هوا در واقع آنقدر اکسیژن ندارد. هوا بیشتر از نیتروژن است. بهترین روش این است که اکسیژن را مستقیماً با پودر مخلوط کنید. اکسیژن خام چندان خوب کار نمی کند زیرا در دمای اتاق گاز است و شناور می شود. درعوض، ترکیبات جامد حاوی اتمهای اکسیژن با پیوند آزاد را میتوان با پودر فلز مخلوط کرد. به این ترتیب، اتمهای اکسیژن میتوانند به طور پایدار درست در کنار اتمهای فلزی بنشینند و آماده واکنش باشند. این روش کارآمدترین راه برای سوختن خوب فلزات است. به عنوان مثال، ترمیت فقط پودر آلومینیوم (سوخت) است که با اکسید آهن (منبع اکسیژن) مخلوط شده است.
دلیل دوم اینکه اجسام فلزی روزمره به خوبی نمی سوزند این است که فلزات معمولاً دمای اشتعال بالاتری دارند. از آنجایی که اتمهای یک فلز معمولی بسیار محکم به یکدیگر متصل هستند، جدا کردن آنها و آزاد کردن آنها انرژی بیشتری میگیرد، حتی اگر اتمهای اکسیژن درست در کنار آنها قرار بگیرند. شعله های شمع، شعله کبریت، آتش کمپ و شعله های اجاق آشپزخانه به سادگی آنقدر داغ نمی شوند که بیشتر فلزات را مشتعل کنند، حتی اگر فلز به شکل پودر ایده آل باشد. واکنشهای شیمیایی که دمای بالاتری تولید میکنند باید برای اشتعال بیشتر فلزات استفاده شوند. به عنوان مثال، از احتراق نوارهای منیزیم می توان برای احتراق ترمیت استفاده کرد.
آخرین دلیلی که اجسام فلزی روزمره به خوبی نمی سوزند این است که فلزات رسانای حرارتی عالی هستند. این بدان معنی است که اگر نقطه ای روی یک جسم فلزی شروع به ایجاد مقداری گرما کند، گرما خیلی سریع از طریق فلز به قسمت های خنک تر جسم جریان می یابد. این امر باعث می شود که ایجاد گرمای کافی در یک نقطه برای رسیدن به دمای احتراق دشوار شود. حتی اگر مشعل شعلهای دارید که با دمای کافی بالا کار میکند، استفاده از مشعل برای مشتعل کردن یک تکه فلز دشوار است، زیرا گرما همچنان از فلز خارج میشود.
به طور خلاصه، از آنجا که اکثر اتمهای یک تکه جامد فلز به اتمهای اکسیژن دسترسی ندارند، زیرا فلزات دمای اشتعال بالایی دارند و از آنجا که فلزات رسانای حرارتی خوبی هستند، در موقعیتهای روزمره خیلی خوب نمیسوزند.
در راه ایده آل برای سوزاندن فلز این است که آن را به پودر تبدیل کنید، آن را در یک اکسید کننده مخلوط کنید، آن را نگه دارید تا گرما نتواند از آن خارج شود و سپس از یک دستگاه احتراق با دمای بالا استفاده کنید.
چرا فلزات نمی سوزند؟
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: چرا فلزات نمی سوزند؟
کریستال ها در واقع بسیار رایج هستند. وقتی برای شام می نشینید به اطراف خود نگاهی بیندازید. چاقوی فلزی شما یک کریستال است، قاشق ها، چنگال ها و کاسه های سرو فلزی شما. یخ در فنجان شما مانند نمک موجود در شیکر شما یک کریستال است. بشقاب ها و کاسه های سرامیکی شما نیز کریستال هستند. جالب اینجاست که فنجان های شراب "کریستالی" شما در واقع یکی از معدود وسایل خانه شما هستند که کریستال نیستند. با نگاهی به آشپزخانه، یخچال فلزی، سینک فلزی، رویه های گرانیتی، کف کاشی کاری شده، دیوارهای گچی و وسایل الکترونیکی خود را می بینید - همه کریستال. در واقع، جدا از شیشه و مواد آلی مانند چوب، پنبه یا بامبو، تقریباً تمام مواد جامد کریستال هستند. حتی برخی از مایعات کریستالی هستند، مانند صفحه نمایش آی پاد شما. در علم، کلمه "کریستال" ماده ای را توصیف می کند که دارای آرایش مکانی منظمی از مولکول های خود است. به عنوان مثال، مولکولهای نمک هنگام تشکیل یک کریستال نمک در ستونها و ردیفهای مستقیم قرار میگیرند. تقریباً تمام فلزات، سرامیکها، نمکها، سنگها و نیمهرساناها در حالت جامد کریستالها را تشکیل میدهند. از سوی دیگر، مولکول های شیشه به طور تصادفی توزیع می شوند. مواد آلی مانند چوب و پنبه ساختارهای بیولوژیکی بسیار پیچیده ای در سطح مولکولی دارند و بنابراین الگوهای تکراری ساده مشخصه کریستال ها را ندارند. اما مولکولهای آلی ساده، مانند شکر، اگر متمرکز و جامد شوند، کریستالها را تشکیل میدهند.
تپه های شن و ماسه
ماسه معمولی دقیقاً همان کریستال های بزرگ کوارتز است که در جواهرات استفاده می شود. هر دو از کریستال های دی اکسید سیلیکون ساخته شده اند. تنها تفاوت این است که استفاده از کوارتز
کریستال ها کمیاب نیستند. اما به نظر می رسد کریستال های زیبا کمیاب هستند. چرا؟ پاسخ دو چیز است: فرسایش و ترکیب مخلوط. باد، باران و جریان آب راهی برای کوبیدن و مخلوط شدن در اطراف چیزهای اینجا روی زمین دارند. این فرسایش باعث می شود کریستال های بزرگ مانند آمتیست به اندازه کف دست به کریستال های کوچک تبدیل شوند. نتیجه ماسه، سیلت و خاک رس است. زمین با ماسه، سیلت و خاک رس پوشیده شده است، در حالی که تا حدودی به دلیل فرسایش با بلورهای غول پیکر با کیفیت جواهر پوشیده شده است. همچنین، هنگامی که سنگ ها در داخل زمین تشکیل می شوند، یک ترکیب مخلوط به این معنی است که کریستال های یک ماده در هنگام شکل گیری کریستال های یک ماده دیگر مانع از آن می شوند. در نتیجه کریستال ها کوچک می شوند. به عنوان مثال، گرانیت جامد مخلوطی از کریستال های کوارتز، میکا و فلدسپات کوچک است. دانه های دانه ای که در گرانیت می بینید کریستال های منفرد هستند.
تپه های شن و ماسه
ماسه معمولی دقیقاً همان کریستال های بزرگ کوارتز است که در جواهرات استفاده می شود. هر دو از کریستال های دی اکسید سیلیکون ساخته شده اند. تنها تفاوت این است که استفاده از کوارتز
کریستال ها کمیاب نیستند. اما به نظر می رسد کریستال های زیبا کمیاب هستند. چرا؟ پاسخ دو چیز است: فرسایش و ترکیب مخلوط. باد، باران و جریان آب راهی برای کوبیدن و مخلوط شدن در اطراف چیزهای اینجا روی زمین دارند. این فرسایش باعث می شود کریستال های بزرگ مانند آمتیست به اندازه کف دست به کریستال های کوچک تبدیل شوند. نتیجه ماسه، سیلت و خاک رس است. زمین با ماسه، سیلت و خاک رس پوشیده شده است، در حالی که تا حدودی به دلیل فرسایش با بلورهای غول پیکر با کیفیت جواهر پوشیده شده است. همچنین، هنگامی که سنگ ها در داخل زمین تشکیل می شوند، یک ترکیب مخلوط به این معنی است که کریستال های یک ماده در هنگام شکل گیری کریستال های یک ماده دیگر مانع از آن می شوند. در نتیجه کریستال ها کوچک می شوند. به عنوان مثال، گرانیت جامد مخلوطی از کریستال های کوارتز، میکا و فلدسپات کوچک است. دانه های دانه ای که در گرانیت می بینید کریستال های منفرد هستند.
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۸/۶ - ۰۹:۴۰, ویرایش شده کلا 1 بار
![تصویر](https://s8.uupload.ir/files/untitled_29id.png)
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: چرا فلزات نمی سوزند؟
تحریک زدایی پلاسما (گاز شارژ شده) منبع نوری نیست که از شعله آتش کمپ ساطع می شود. تابش ذرات جامد دوده که روی یک جریان هوای گرم بالا میآیند، چیزی است که نوری را ایجاد میکند که به عنوان شعله دیده میشود. اجازه دهید به روشهای معمولی که مواد نور ساطع میکنند نگاهی بیاندازیم و سپس آن را روی آتش قرار دهیم
الکترونهای موجود در مولکولها میتوانند در حالتهای مداری مختلف وجود داشته باشند. هنگامی که الکترون ها انرژی را جذب می کنند، به حالت انرژی بالاتر در مولکول می رسند. این تقریباً شبیه بلند کردن یک توپ روی یک قفسه بلند است که می تواند از آنجا به پایین بیفتد. انرژی جذب شده الکترون به عنوان انرژی پتانسیل ذخیره می شود که در حالت انرژی بالاتر قرار می گیرد. بسیاری از چیزها می توانند یک الکترون در یک مولکول را به حالت انرژی بالاتر برانگیزند، از جمله واکنش های شیمیایی، برخورد با ذرات دیگر و جذب نور. در نهایت، الکترونهای برانگیخته به حالتهای پایینتر خود برمیگردند، مانند توپی روی قفسه که میغلتد و دوباره روی زمین میافتد. هنگامی که الکترون ها سقوط می کنند، انرژی پتانسیل آنها از بین می رود و از بین می رود. راههای زیادی وجود دارد که یک الکترون در حال سقوط (غیر هیجانانگیز) میتواند انرژی خود را منتشر کند، اما رایجترین راه این است که مقداری نور به نام فوتون از خود ساطع کند. در نتیجه، هر فرآیندی که الکترونها را تحریک میکند منجر به ایجاد نور هنگام تحریکزدایی آنها میشود. اغلب، این نور رنگی غیر قابل رویت دارد یا آنقدر کم نور است که توسط چشم انسان دیده نمی شود، اما نور هنوز در حال ایجاد است.
به دلیل قانون بقای انرژی (که می گوید انرژی ایجاد یا از بین نمی رود)، تمام انرژی که الکترون در انتقال از حالت بالاتر به حالت پایین تر از دست می دهد باید به فوتونی که ایجاد می کند داده شود. حالت های الکترونی فقط در سطوح ثابتی وجود دارند که برای یک مولکول مشخص ثابت هستند، بنابراین یک مولکول جدا شده خاص فقط می تواند فوتون هایی با انرژی های خاص منتشر کند. از آنجایی که فرکانس فوتون (رنگ نور) مستقیماً با انرژی آن متناسب است، مولکول های جدا شده خاص فقط می توانند رنگ های خاصی از نور را ساطع کنند. مجموعه خاصی از رنگ هایی که یک مولکول منتشر می کند (طیف آن) منحصر به مولکول است و مانند اثر انگشت عمل می کند. ستاره شناسان می توانند با مشاهده اینکه چه رنگ هایی در نور ستاره آن ستاره وجود دارد، متوجه می شوند که از چه مواد شیمیایی ساخته شده است. با ترسیم چند رنگ متمایز موجود در نور منتشر شده توسط یک مولکول، یک "طیف خط" تشکیل می شود که شبیه مجموعه ای از خطوط نازک است. علاوه بر تحریک الکترونها، کل مولکول میتواند با چرخش بیشتر یا ارتعاش بیشتر برانگیخته شود. بنابراین سه راه وجود دارد که یک مولکول میتواند نور ساطع کند: یک الکترون به حالت پایینتر میافتد (انتقال الکترون)، مولکول کمتر میچرخد (انتقال چرخشی)، و مولکول کمتر ارتعاش میکند (انتقال ارتعاشی).
حالا اگر بیش از یک مولکول درگیر باشید، اتفاق جالبی می افتد. اگر مجموعه ای از مولکول ها دارید، آنها تمایل دارند به یکدیگر برخورد کنند. هنگامی که آنها با هم برخورد می کنند، مقداری از انرژی موجود در الکترون های برانگیخته، حالت های چرخشی برانگیخته و حالت های ارتعاشی برانگیخته به سادگی به حرکت (انرژی جنبشی) تبدیل می شود. در نتیجه، انرژی کمتری برای فوتون وجود دارد که در هنگام انتقال مولکول ساطع میشود و منجر به ایجاد فوتونی با رنگی متفاوت با رنگی میشود که هیچ برخوردی وجود نداشت. از آنجایی که برخوردها تصادفی هستند، تغییرات رنگ نور منتشر شده تصادفی است. جایی که فقط یک رنگ (یک خط) در بخش خاصی از طیف نور ساطع شده وجود داشت، اکنون رنگ های زیادی وجود دارد. بنابراین برخورد بین مولکولها باعث میشود که خطوط شفاف طیف رنگی نور به نوارهایی با رنگهای زیاد آغشته شود. هرچه برخوردها بیشتر و سخت تر باشند، رنگ های بیشتری در نور منتشر شده وجود دارد.
اگر تعداد بسیار زیادی از برخوردهای قوی بین مولکول ها وجود داشته باشد، تمام نور منتشر شده توسط انتقال مولکولی به یک نوار رنگی پیوسته آغشته می شود. در چنین حالتی، تمام رنگ های رنگین کمان در نور حضور دارند و بنابراین نور سفید است. نور معمولاً سفید خالص نیست، اما بسته به ماهیت برخورد، قرمز مایل به سفید، نارنجی مایل به سفید و غیره است. نور با این آرایش گسترده رنگ ها را «تابش حرارتی» یا «تابش جسم سیاه» و فرآیند ایجاد این نور را «تابش» می نامند. در زندگی روزمره، ما از مهتابی به عنوان "گرم درخشان" یاد می کنیم. بنابراین، یک ماده با برخورد صفر، طیف خطی را منتشر می کند که مجموعه ای از چند رنگ کاملاً مشخص و بدون لکه است. از طرف دیگر، ماده ای با تعداد بی نهایت برخورد، طیف جسم سیاهی را منتشر می کند که مجموعه ای کاملاً صاف از همه رنگ ها در یک شکل توزیعی بسیار متمایز به نام "منحنی بدن سیاه" است. دو افراط متضاد؛ طیف خط و طیف جسم سیاه؛ ایده آل سازی هستند. در دنیای واقعی، هر طیف جایی بین این دو حد است. وقتی می گوییم توزیع رنگ نور یک طیف خطی است، منظور ما این است که به یک طیف خط نزدیک است.و نه اینکه دقیقاً یک طیف خطی باشد.
دو چیز وجود دارد که سرعت برخورد مولکول ها با یکدیگر را تعیین می کند. اولین مورد چگالی مولکول ها است. هر چه مولکول ها به هم نزدیکتر باشند، شانس بیشتری برای برخورد دارند. جامدات مولکول های خود را بسیار نزدیک به هم دارند و بنابراین به اندازه ای برخورد می کنند که همه رنگ های نور را ساطع می کنند. جامدات معمولاً طیفی را منتشر می کنند که نزدیک به طیف جسم سیاه است. از سوی دیگر، یک گاز رقیق، مولکولهای خود را بسیار دورتر از هم دارد، بنابراین توزیع رنگ نور ساطع شده آن بیشتر شبیه یک طیف خطی است. مورد دیگری که بر میزان برخورد تأثیر می گذارد دمای جسم است. با گرمتر شدن یک جسم، مولکول های آن بیشتر به اطراف تکان می خورند و سریعتر حرکت می کنند که منجر به برخوردهای بیشتر می شود. برخورد بیشتر به معنای گسترش خط طیفی بیشتر است و همچنین به این معنی است که انرژی بیشتری در هر برخورد رد و بدل می شود. منحنی طیفی حرارتی برای دماهای بالاتر به انرژی های بالاتر تغییر می کند که همان فرکانس های بالاتر است. اجسام دمای اتاق دائماً نوری به رنگی که ما نمی توانیم ببینیم (مادون قرمز) ساطع می کنند. همانطور که جسمی مانند عنصر اجاق برقی را گرم می کنیم، برخورد بین مولکول ها شدیدتر و مکررتر می شود. بنابراین نور منتشر شده دارای یک توزیع حرارتی طیفی است که به فرکانس های بالاتر منتقل می شود. اوج نوری که توسط یک جسم گرم میتابد از مادون قرمز، قرمز، نارنجی و غیره با گرمتر شدن تغییر میکند. اما به یاد داشته باشید که تشعشعات حرارتی شامل همه رنگها میشود، به طوری که فلز داغ قرمز نمیدرخشد، در واقع قرمز مایل به سفید میدرخشد، و سپس با گرمتر شدن به رنگ نارنجی متمایل به سفید میدرخشد و غیره (به یاد داشته باشید که "سفید" دقیقاً همان چیزی است که ما یک مخلوط مساوی را تجربه میکنیم. از همه رنگها.)
اجازه دهید به چند نمونه نگاه کنیم. تابلوی نئون حاوی گازی در دمای معمولی است که توسط الکتریسیته برانگیخته می شود. نور ساطع شده توسط یک علامت نئون به یک طیف خط نزدیک است (تنها چند رنگ واضح و مشخص). در مقابل، خورشید حاوی گاز است، اما این گاز در دمای بالایی قرار دارد که نور ساطع شده نزدیک به طیف جسم سیاه است. عناصر فلزی در توستر، اجاق گاز برقی و لامپ رشتهای همگی جامد هستند و بنابراین هنگام گرم شدن میدرخشند به طوری که نوری که تولید میکنند نزدیک به طیف جسم سیاه است که شامل همه رنگها است و بنابراین مایل به سفید است.
حالا اجازه دهید این را روی شعله آتش کمپ اعمال کنیم. در ابتدا ممکن است فکر کنید فضایی که شعله وجود دارد فقط حاوی گازها است، بنابراین نور ساطع شده باید یک طیف خطی با چند رنگ متمایز باشد. واضح است که اینطور نیست. شعله طیف گسترده ای از رنگ ها، از قرمز تا نارنجی تا زرد و همه رنگ های بین آن را دارد. بنابراین باید بیشتر از گازهای گرم شده در جریان باشد. بهترین توصیف کلی از رنگ شعله آتش کمپ این است: نارنجی مایل به سفید. این توصیف دقیقاً مطابق با آن چیزی است که ما از تابش حرارتی رشتهها انتظار داریم. معلوم شد که شعله آتش کمپ حاوی ذرات جامد کوچکی از چوب نیمه سوخته به نام "دوده" است که آنقدر داغ هستند که می درخشند. آنها دقیقاً به همان شکلی می درخشند که عناصر اجاق گاز برقی می درخشند. وقتی به یک شعله نارنجی متمایل به سفید نگاه می کنید، به ابری از سوخت نیمه سوخته کوچک، داغ، درخشان و جامد نگاه می کنید. هوای گرمی که به سمت بالا جریان دارد این دوده درخشان را گرفته و به سمت بالا می برد. با افزایش دوده، سرد می شود و طیف حرارتی آن به رنگ های پایین تر تغییر می کند. به همین دلیل است که ته شعله زرد مایل به سفید است، و وقتی بالاتر نگاه می کنید، به نارنجی مایل به سفید، و سپس سفید-قرمز، و سپس به مادون قرمز مایل به سفید (که ما نمی توانیم ببینیم، اما می توانیم با آن احساس کنیم) تغییر می کند. دست ما). شعله آتش در واقع مترها در هوا گسترش می یابد، ما فقط نمی توانیم قسمت بالایی را ببینیم زیرا دوده آنقدر سرد شده است که عمدتاً رنگ های مادون قرمز را ساطع می کند.
جالب اینجاست که وجود دوده نیمه سوخته در شعله و در نتیجه رنگ سفید شعله در نتیجه نبود اکسیژن کافی است. اگر اکسیژن با سرعت کافی به داخل آتش پمپ شود یا به درستی با سوخت مخلوط شود، تمام سوخت تا آخر می سوزد و دوده وجود ندارد. بنابراین افزودن اکسیژن اضافی کافی باعث از بین رفتن شعله سفید مایل به نارنجی می شود. رنگی که در شعله باقی می ماند (معمولاً آبی) از انتقال الکترون های دخیل در خود واکنش شیمیایی است. سوخت هایی که برای سوزاندن به اکسیژن زیادی نیاز ندارند، مانند گاز طبیعی اجاق گاز، می توانند بدون انتشار ذرات نیمه سوخته درخشان متمایل به سفید متمایل به نارنجی بسوزانند
الکترونهای موجود در مولکولها میتوانند در حالتهای مداری مختلف وجود داشته باشند. هنگامی که الکترون ها انرژی را جذب می کنند، به حالت انرژی بالاتر در مولکول می رسند. این تقریباً شبیه بلند کردن یک توپ روی یک قفسه بلند است که می تواند از آنجا به پایین بیفتد. انرژی جذب شده الکترون به عنوان انرژی پتانسیل ذخیره می شود که در حالت انرژی بالاتر قرار می گیرد. بسیاری از چیزها می توانند یک الکترون در یک مولکول را به حالت انرژی بالاتر برانگیزند، از جمله واکنش های شیمیایی، برخورد با ذرات دیگر و جذب نور. در نهایت، الکترونهای برانگیخته به حالتهای پایینتر خود برمیگردند، مانند توپی روی قفسه که میغلتد و دوباره روی زمین میافتد. هنگامی که الکترون ها سقوط می کنند، انرژی پتانسیل آنها از بین می رود و از بین می رود. راههای زیادی وجود دارد که یک الکترون در حال سقوط (غیر هیجانانگیز) میتواند انرژی خود را منتشر کند، اما رایجترین راه این است که مقداری نور به نام فوتون از خود ساطع کند. در نتیجه، هر فرآیندی که الکترونها را تحریک میکند منجر به ایجاد نور هنگام تحریکزدایی آنها میشود. اغلب، این نور رنگی غیر قابل رویت دارد یا آنقدر کم نور است که توسط چشم انسان دیده نمی شود، اما نور هنوز در حال ایجاد است.
به دلیل قانون بقای انرژی (که می گوید انرژی ایجاد یا از بین نمی رود)، تمام انرژی که الکترون در انتقال از حالت بالاتر به حالت پایین تر از دست می دهد باید به فوتونی که ایجاد می کند داده شود. حالت های الکترونی فقط در سطوح ثابتی وجود دارند که برای یک مولکول مشخص ثابت هستند، بنابراین یک مولکول جدا شده خاص فقط می تواند فوتون هایی با انرژی های خاص منتشر کند. از آنجایی که فرکانس فوتون (رنگ نور) مستقیماً با انرژی آن متناسب است، مولکول های جدا شده خاص فقط می توانند رنگ های خاصی از نور را ساطع کنند. مجموعه خاصی از رنگ هایی که یک مولکول منتشر می کند (طیف آن) منحصر به مولکول است و مانند اثر انگشت عمل می کند. ستاره شناسان می توانند با مشاهده اینکه چه رنگ هایی در نور ستاره آن ستاره وجود دارد، متوجه می شوند که از چه مواد شیمیایی ساخته شده است. با ترسیم چند رنگ متمایز موجود در نور منتشر شده توسط یک مولکول، یک "طیف خط" تشکیل می شود که شبیه مجموعه ای از خطوط نازک است. علاوه بر تحریک الکترونها، کل مولکول میتواند با چرخش بیشتر یا ارتعاش بیشتر برانگیخته شود. بنابراین سه راه وجود دارد که یک مولکول میتواند نور ساطع کند: یک الکترون به حالت پایینتر میافتد (انتقال الکترون)، مولکول کمتر میچرخد (انتقال چرخشی)، و مولکول کمتر ارتعاش میکند (انتقال ارتعاشی).
حالا اگر بیش از یک مولکول درگیر باشید، اتفاق جالبی می افتد. اگر مجموعه ای از مولکول ها دارید، آنها تمایل دارند به یکدیگر برخورد کنند. هنگامی که آنها با هم برخورد می کنند، مقداری از انرژی موجود در الکترون های برانگیخته، حالت های چرخشی برانگیخته و حالت های ارتعاشی برانگیخته به سادگی به حرکت (انرژی جنبشی) تبدیل می شود. در نتیجه، انرژی کمتری برای فوتون وجود دارد که در هنگام انتقال مولکول ساطع میشود و منجر به ایجاد فوتونی با رنگی متفاوت با رنگی میشود که هیچ برخوردی وجود نداشت. از آنجایی که برخوردها تصادفی هستند، تغییرات رنگ نور منتشر شده تصادفی است. جایی که فقط یک رنگ (یک خط) در بخش خاصی از طیف نور ساطع شده وجود داشت، اکنون رنگ های زیادی وجود دارد. بنابراین برخورد بین مولکولها باعث میشود که خطوط شفاف طیف رنگی نور به نوارهایی با رنگهای زیاد آغشته شود. هرچه برخوردها بیشتر و سخت تر باشند، رنگ های بیشتری در نور منتشر شده وجود دارد.
اگر تعداد بسیار زیادی از برخوردهای قوی بین مولکول ها وجود داشته باشد، تمام نور منتشر شده توسط انتقال مولکولی به یک نوار رنگی پیوسته آغشته می شود. در چنین حالتی، تمام رنگ های رنگین کمان در نور حضور دارند و بنابراین نور سفید است. نور معمولاً سفید خالص نیست، اما بسته به ماهیت برخورد، قرمز مایل به سفید، نارنجی مایل به سفید و غیره است. نور با این آرایش گسترده رنگ ها را «تابش حرارتی» یا «تابش جسم سیاه» و فرآیند ایجاد این نور را «تابش» می نامند. در زندگی روزمره، ما از مهتابی به عنوان "گرم درخشان" یاد می کنیم. بنابراین، یک ماده با برخورد صفر، طیف خطی را منتشر می کند که مجموعه ای از چند رنگ کاملاً مشخص و بدون لکه است. از طرف دیگر، ماده ای با تعداد بی نهایت برخورد، طیف جسم سیاهی را منتشر می کند که مجموعه ای کاملاً صاف از همه رنگ ها در یک شکل توزیعی بسیار متمایز به نام "منحنی بدن سیاه" است. دو افراط متضاد؛ طیف خط و طیف جسم سیاه؛ ایده آل سازی هستند. در دنیای واقعی، هر طیف جایی بین این دو حد است. وقتی می گوییم توزیع رنگ نور یک طیف خطی است، منظور ما این است که به یک طیف خط نزدیک است.و نه اینکه دقیقاً یک طیف خطی باشد.
دو چیز وجود دارد که سرعت برخورد مولکول ها با یکدیگر را تعیین می کند. اولین مورد چگالی مولکول ها است. هر چه مولکول ها به هم نزدیکتر باشند، شانس بیشتری برای برخورد دارند. جامدات مولکول های خود را بسیار نزدیک به هم دارند و بنابراین به اندازه ای برخورد می کنند که همه رنگ های نور را ساطع می کنند. جامدات معمولاً طیفی را منتشر می کنند که نزدیک به طیف جسم سیاه است. از سوی دیگر، یک گاز رقیق، مولکولهای خود را بسیار دورتر از هم دارد، بنابراین توزیع رنگ نور ساطع شده آن بیشتر شبیه یک طیف خطی است. مورد دیگری که بر میزان برخورد تأثیر می گذارد دمای جسم است. با گرمتر شدن یک جسم، مولکول های آن بیشتر به اطراف تکان می خورند و سریعتر حرکت می کنند که منجر به برخوردهای بیشتر می شود. برخورد بیشتر به معنای گسترش خط طیفی بیشتر است و همچنین به این معنی است که انرژی بیشتری در هر برخورد رد و بدل می شود. منحنی طیفی حرارتی برای دماهای بالاتر به انرژی های بالاتر تغییر می کند که همان فرکانس های بالاتر است. اجسام دمای اتاق دائماً نوری به رنگی که ما نمی توانیم ببینیم (مادون قرمز) ساطع می کنند. همانطور که جسمی مانند عنصر اجاق برقی را گرم می کنیم، برخورد بین مولکول ها شدیدتر و مکررتر می شود. بنابراین نور منتشر شده دارای یک توزیع حرارتی طیفی است که به فرکانس های بالاتر منتقل می شود. اوج نوری که توسط یک جسم گرم میتابد از مادون قرمز، قرمز، نارنجی و غیره با گرمتر شدن تغییر میکند. اما به یاد داشته باشید که تشعشعات حرارتی شامل همه رنگها میشود، به طوری که فلز داغ قرمز نمیدرخشد، در واقع قرمز مایل به سفید میدرخشد، و سپس با گرمتر شدن به رنگ نارنجی متمایل به سفید میدرخشد و غیره (به یاد داشته باشید که "سفید" دقیقاً همان چیزی است که ما یک مخلوط مساوی را تجربه میکنیم. از همه رنگها.)
اجازه دهید به چند نمونه نگاه کنیم. تابلوی نئون حاوی گازی در دمای معمولی است که توسط الکتریسیته برانگیخته می شود. نور ساطع شده توسط یک علامت نئون به یک طیف خط نزدیک است (تنها چند رنگ واضح و مشخص). در مقابل، خورشید حاوی گاز است، اما این گاز در دمای بالایی قرار دارد که نور ساطع شده نزدیک به طیف جسم سیاه است. عناصر فلزی در توستر، اجاق گاز برقی و لامپ رشتهای همگی جامد هستند و بنابراین هنگام گرم شدن میدرخشند به طوری که نوری که تولید میکنند نزدیک به طیف جسم سیاه است که شامل همه رنگها است و بنابراین مایل به سفید است.
حالا اجازه دهید این را روی شعله آتش کمپ اعمال کنیم. در ابتدا ممکن است فکر کنید فضایی که شعله وجود دارد فقط حاوی گازها است، بنابراین نور ساطع شده باید یک طیف خطی با چند رنگ متمایز باشد. واضح است که اینطور نیست. شعله طیف گسترده ای از رنگ ها، از قرمز تا نارنجی تا زرد و همه رنگ های بین آن را دارد. بنابراین باید بیشتر از گازهای گرم شده در جریان باشد. بهترین توصیف کلی از رنگ شعله آتش کمپ این است: نارنجی مایل به سفید. این توصیف دقیقاً مطابق با آن چیزی است که ما از تابش حرارتی رشتهها انتظار داریم. معلوم شد که شعله آتش کمپ حاوی ذرات جامد کوچکی از چوب نیمه سوخته به نام "دوده" است که آنقدر داغ هستند که می درخشند. آنها دقیقاً به همان شکلی می درخشند که عناصر اجاق گاز برقی می درخشند. وقتی به یک شعله نارنجی متمایل به سفید نگاه می کنید، به ابری از سوخت نیمه سوخته کوچک، داغ، درخشان و جامد نگاه می کنید. هوای گرمی که به سمت بالا جریان دارد این دوده درخشان را گرفته و به سمت بالا می برد. با افزایش دوده، سرد می شود و طیف حرارتی آن به رنگ های پایین تر تغییر می کند. به همین دلیل است که ته شعله زرد مایل به سفید است، و وقتی بالاتر نگاه می کنید، به نارنجی مایل به سفید، و سپس سفید-قرمز، و سپس به مادون قرمز مایل به سفید (که ما نمی توانیم ببینیم، اما می توانیم با آن احساس کنیم) تغییر می کند. دست ما). شعله آتش در واقع مترها در هوا گسترش می یابد، ما فقط نمی توانیم قسمت بالایی را ببینیم زیرا دوده آنقدر سرد شده است که عمدتاً رنگ های مادون قرمز را ساطع می کند.
جالب اینجاست که وجود دوده نیمه سوخته در شعله و در نتیجه رنگ سفید شعله در نتیجه نبود اکسیژن کافی است. اگر اکسیژن با سرعت کافی به داخل آتش پمپ شود یا به درستی با سوخت مخلوط شود، تمام سوخت تا آخر می سوزد و دوده وجود ندارد. بنابراین افزودن اکسیژن اضافی کافی باعث از بین رفتن شعله سفید مایل به نارنجی می شود. رنگی که در شعله باقی می ماند (معمولاً آبی) از انتقال الکترون های دخیل در خود واکنش شیمیایی است. سوخت هایی که برای سوزاندن به اکسیژن زیادی نیاز ندارند، مانند گاز طبیعی اجاق گاز، می توانند بدون انتشار ذرات نیمه سوخته درخشان متمایل به سفید متمایل به نارنجی بسوزانند
![تصویر](https://s8.uupload.ir/files/untitled_29id.png)