Flamme

En flamme er et produkt av en høyst eksoterm reaksjon (for eksempel forbrenning). Det er den synlige (lysemitterende) delen av en brann.

En flammes farge og temperatur avhenger av hvilken type drivstoff som brukes i forbrenningen, som f.eks. når en lighter holdes mot et stearinlys. Den tilførte varmen gjør at molekylene i drivstoffets veke vil fordampe. I denne tilstanden kan de lett reagere med oksygen i luften, hvilket avgir nok varme i den påfølgende eksoterme reaksjonen til å fordampe enda mer drivstoff, og dermed opprettholde en jevn flamme. Den høye flammetemperaturen ødelegger de fordampede drivstoffmolekylene, noe som skaper forskjellige uferdige forbrenningsprodukter og frie radikaler, og disse restene reagerer deretter med oksidanten som er involvert i reaksjonen. Tilstrekkelig energi i flammen vil stimulere elektronene i de uforbrente produktene, hvilket fører til en emisjon av synlig lys (se graf under for en beskrivelse av hvilke spesifikke radikalarter som produserer de ulike fargene). Når forbrenningstemperaturen til en flamme stiger, (dersom flammen inneholder små partikler av ubrent karbon eller annet materiale) vil også den gjennomsnittlige energien i den elektromagnetiske strålingen som skapes av flammen øke (se svart legeme).

I tillegg til oksygen finnes det andre oksidanter som kan brukes til å produsere en flamme. Brennende hydrogen i klor skaper en flamme, og i prosessen emitteres det gassaktig hydrogenklorid (HCl) som forbrenningsprodukt.^[1] En annen av mange mulige kjemiske kombinasjoner er hydrazin og nitrogentetraoksid, som er hypergolisk og ofte brukt i rakettmotorer.

Den kjemiske kinetikken som oppstår i flammen er meget kompleks og involverer normalt et stort antall kjemiske reaksjoner og mellomliggende arter, hvorav flesteparten er radikaler. For eksempel bruker det velkjente skjemaet for kjemisk kinetikk, GRI-Mech^[2] , tilsammen 53 arter og 325 elementære reaksjoner for å beskrive forbrenning av naturgass.

Det finnes forskjellige metoder for å distribuere de nødvendige forbrenningskomponentene i en flamme. I en diffusjonsflamme blandes oksygen og drivstoff inn i hverandre, og en flamme oppstår når de to grunnstoffene møtes. I en forblandet flamme blandes oksygen og drivstoff på forhånd, hvilket resulterer i en annerledes flammetype. Flammer fra stearinlys (en diffusjonsflamme) drives ved en fordampning av drivstoffet som stiger i en laminær strømning av varm gass som deretter blander seg med omgivelsenes oksygen og forbrenner.