ไฟ ไฟสามารถทำลายบ้านและทรัพย์สินทั้งหมดของคุณภายในเวลาไม่ถึงชั่วโมง และมันสามารถทำให้ป่าทั้งหมดกลายเป็นกองขี้เถ้าและไม้ที่ไหม้เกรียมได้ นอกจากนี้ ยังเป็นอาวุธที่น่าสะพรึงกลัวด้วยพลังทำลายล้างเกือบไม่จำกัด ไฟคร่าชีวิตผู้คนทุกปีมากกว่าพลังธรรมชาติอื่นใด แต่ในขณะเดียวกันไฟก็มีประโยชน์มากเป็นพิเศษ มันให้แสงและความร้อนแบบพกพารูปแบบแรกแก่มนุษย์ นอกจากนี้ ยังช่วยให้เราสามารถปรุงอาหาร ตีเครื่องมือโลหะ ปั้นเครื่องปั้นดินเผา รวมถึงอิฐแข็งและขับเคลื่อนโรงไฟฟ้า
มีบางสิ่งที่ทำอันตรายต่อมนุษยชาติมากเท่ากับไฟ และมีบางสิ่งที่ส่งผลดีมาก มันเป็นหนึ่งในกองกำลังที่สำคัญที่สุด ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์แต่มันคืออะไรกันแน่ ชาวกรีกโบราณถือว่าไฟเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักในจักรวาล ควบคู่ไปกับน้ำ ดินและอากาศ การจัดกลุ่มนี้มีเหตุผลโดยสัญชาตญาณ คุณสามารถรู้สึกถึงไฟได้เช่นเดียวกับที่คุณรู้สึกได้ถึงดิน น้ำและอากาศ คุณยังมองเห็นและได้กลิ่น คุณสามารถย้ายมันไปจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้
แต่ไฟเป็นสิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง โลก น้ำและอากาศล้วนเป็นรูปแบบของสสาร พวกมันประกอบด้วยอะตอมหลายล้านอะตอมที่รวมตัวกัน ไฟไม่สำคัญเลย เป็นผลข้างเคียงที่จับต้องได้ของสสารที่เปลี่ยนรูปแบบ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเคมี เราจะมาดูกันว่าปฏิกิริยานั้นสร้างความร้อนและแสงอย่างไรต่อไป โดยทั่วไปไฟจะมาจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างออกซิเจน ในชั้นบรรยากาศกับเชื้อเพลิงบางชนิด เช่นไม้หรือน้ำมันเบนซินเป็นต้น
แน่นอนว่าไม้และน้ำมันเบนซินไม่ลุกไหม้ โดยธรรมชาติเพียงเพราะถูกล้อมรอบด้วยออกซิเจน เพื่อให้ปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้น คุณต้องทำให้เชื้อเพลิงร้อนถึงอุณหภูมิจุดติดไฟ นี่คือลำดับเหตุการณ์ในไฟป่าทั่วไป มีบางอย่างทำให้ไม้ร้อนถึงอุณหภูมิสูงมาก ความร้อนอาจมาจากหลายสิ่งหลายอย่าง เช่น ไม้ขีดไฟ แสงที่โฟกัส แรงเสียดทาน ฟ้าแลบอย่างอื่นที่กำลังลุกไหม้
เมื่อไม้มีอุณหภูมิประมาณ 300 องศาฟาเรนไฮต์หรือประมาณ 150 องศาเซลเซียส ความร้อนจะย่อยสลายวัสดุเซลลูโลสบางส่วนที่ประกอบเป็นไม้ วัสดุที่ย่อยสลายบางส่วนจะระเหย และถูกปล่อยออกมาเป็นก๊าซ เรารู้ว่าก๊าซเหล่านี้เป็นควัน ควันเป็นสารประกอบของไฮโดรเจน คาร์บอนและออกซิเจน วัสดุที่เหลือก่อตัวเป็นถ่านซึ่งเกือบจะเป็นคาร์บอนบริสุทธิ์ และเถ้าซึ่งเป็นแร่ธาตุที่เผาไหม้ไม่ได้ทั้งหมดในเนื้อไม้ แคลเซียม โพแทสเซียมและอื่นๆ
ถ่านคือสิ่งที่คุณซื้อเมื่อคุณซื้อถ่าน ถ่านเป็นไม้ที่ได้รับความร้อนเพื่อกำจัดก๊าซระเหยเกือบทั้งหมดและทิ้งคาร์บอนไว้ เหตุนั้นถ่านไฟจึงมอดไหม้ไม่มีควัน การเผาไม้ที่เกิดขึ้นจริงจะเกิดขึ้นใน 2 ปฏิกิริยาที่แยกจากกัน เมื่อก๊าซระเหยร้อนเพียงพอ ประมาณ 500 องศาฟาเรนไฮต์หรือประมาณ 260 องศาเซลเซียส สำหรับไม้โมเลกุลของสารประกอบจะแตกตัว และอะตอมจะรวมตัวกับออกซิเจนอีกครั้งเพื่อสร้างน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ
กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขาเผาไหม้ คาร์บอนในถ่านจะรวมตัวกับออกซิเจนเช่นกัน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ช้ากว่ามาก นั่นคือสาเหตุที่ถ่านในเตาบาร์บีคิวสามารถคงความร้อนได้นาน ผลข้างเคียงของปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้คือความร้อนสูง ข้อเท็จจริงที่ว่าปฏิกิริยาเคมีในกองไฟ ทำให้เกิดความร้อนใหม่จำนวนมากคือสิ่งที่ค้ำจุนไฟไว้ เชื้อเพลิงหลายชนิดเผาไหม้ในขั้นตอนเดียว น้ำมันเบนซินเป็นตัวอย่างที่ดี ความร้อนทำให้น้ำมันเบนซินกลายเป็นไอ และเผาไหม้ทั้งหมดเป็นก๊าซระเหยง่าย
หากไม่มีถ่านมนุษย์ยังได้เรียนรู้วิธีการวัดเชื้อเพลิงและควบคุมไฟ เทียนเป็นเครื่องมือในการระเหยและเผาขี้ผึ้งอย่างช้าๆ เมื่อร้อนขึ้นอะตอมของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับอะตอมของวัสดุอื่นๆจะเปล่งแสงออกมา เอฟเฟ็กต์ความร้อนทำให้เกิดแสงนี้เรียกว่าหลอดไส้ และเป็นสิ่งเดียวกันกับที่สร้างแสงในหลอดไฟ มันเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดเปลวไฟที่มองเห็นได้ สีของเปลวไฟจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังเผาไหม้และความร้อนของมัน
การเปลี่ยนแปลงของสีภายในเปลวไฟเกิดจากอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปส่วนที่ร้อนที่สุดของเปลว ไฟ ฐานจะเรืองแสงเป็นสีน้ำเงิน และส่วนที่เย็นกว่าที่ด้านบนจะเรืองแสงเป็นสีส้มหรือสีเหลือง นอกจากเปล่งแสงแล้ว อนุภาคคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นอาจรวมตัวกันบนพื้นผิวโดยรอบเป็นเขม่า สิ่งที่อันตรายเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีในไฟคือ ความจริงที่ว่าพวกมันกำลังก่อตัวขึ้นเอง ความร้อนของเปลวไฟเองทำให้เชื้อเพลิงอยู่ที่อุณหภูมิจุดติดไฟ
ดังนั้นจึงยังคงเผาไหม้ต่อไปตราบเท่าที่มีเชื้อเพลิงและออกซิเจนอยู่รอบๆ เปลวไฟจะให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงที่อยู่รอบๆ ดังนั้น จึงปล่อยก๊าซออกมาเช่นกัน เมื่อเปลวไฟติดแก๊สไฟจะลุกลาม บนโลกแรงโน้มถ่วงจะเป็นตัวกำหนดว่าเปลวไฟจะลุกไหม้อย่างไร ก๊าซร้อนทั้งหมดในเปลวไฟนั้นร้อนกว่า และมีความหนาแน่นน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับอากาศโดยรอบ ดังนั้น พวกมันจึงเคลื่อนที่ขึ้นไปสู่ความดันที่ต่ำกว่า นี่เป็นสาเหตุที่ไฟมักจะกระจายขึ้น
ซึ่งยังเป็นเหตุผลว่าทำไมเปลวไฟจึงชี้ไปที่ด้านบนเสมอ ถ้าคุณจะจุดไฟในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ เช่น บนกระสวยอวกาศมันจะก่อตัวเป็นทรงกลม ตัวแปรไฟ ในส่วนสุดท้ายเราเห็นว่าไฟเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างก๊าซ 2 ชนิด ซึ่งโดยทั่วไปคือออกซิเจนและก๊าซเชื้อเพลิง ก๊าซเชื้อเพลิงถูกสร้างขึ้นด้วยความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อความร้อนให้พลังงานที่จำเป็น อะตอมในสารประกอบที่เป็นก๊าซจะทำลายพันธะซึ่งกันและกัน
ซึ่งรวมตัวกันใหม่กับอะตอมของออกซิเจนในอากาศ เพื่อสร้างสารประกอบใหม่พร้อมกับความร้อนที่มากขึ้น มีเพียงสารประกอบบางชนิดเท่านั้นที่จะแตกตัวและรวมตัวกันใหม่ด้วยวิธีนี้ อะตอมต่างๆจะต้องถูกดึงดูดเข้าหากันในลักษณะที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณต้มน้ำ น้ำจะมีสถานะเป็นไอน้ำแต่ก๊าซนี้ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ไม่มีแรงดึงดูดมากพอระหว่างอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอมกับออกซิเจน 1 อะตอมในโมเลกุลของน้ำกับอะตอมของออกซิเจน
ซึ่งมีประมาณ 2 อะตอมในโมเลกุลของออกซิเจน ดังนั้น สารประกอบของน้ำจึงไม่แตกตัวและรวมตัวกันใหม่ สารประกอบที่ไวไฟที่สุดประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจน ซึ่งรวมตัวกับออกซิเจนได้ค่อนข้างง่าย เพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำและก๊าซอื่นๆ เชื้อเพลิงไวไฟที่แตกต่างกันติดไฟที่อุณหภูมิต่างกัน ต้องใช้พลังงานความร้อนจำนวนหนึ่งในการเปลี่ยนวัสดุใดๆให้เป็นก๊าซ และต้องใช้พลังงานความร้อนมากขึ้น เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยากับออกซิเจน
ระดับความร้อนที่จำเป็นจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของโมเลกุลที่ประกอบเป็นเชื้อเพลิง อุณหภูมิจุดติดไฟแบบนำร่องของเชื้อเพลิงคือ ระดับความร้อนที่จำเป็นต่อการสร้างก๊าซที่จะจุดติดไฟเมื่อสัมผัสกับประกายไฟ ที่อุณหภูมิจุดระเบิดที่ไม่ได้ขับซึ่งสูงกว่ามาก เชื้อเพลิงจะติดไฟได้โดยไม่มีประกายไฟ ขนาดของเชื้อเพลิงยังส่งผลต่อความง่ายในการติดไฟอีกด้วย เชื้อเพลิงขนาดใหญ่ เช่น ต้นไม้หนาทึบสามารถดูดซับความร้อนได้มาก
ดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการทำให้ชิ้นส่วนใดๆ สูงขึ้นถึงอุณหภูมิจุดระเบิด ไม้จิ้มฟันติดไฟได้ง่ายกว่าเพราะมันร้อนเร็วมาก การผลิตความร้อนของเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับพลังงานที่ก๊าซปล่อยออกมา ในปฏิกิริยาการเผาไหม้และเชื้อเพลิงเผาไหม้ได้เร็วเพียงใด ปัจจัยทั้ง 2 ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของเชื้อเพลิง สารประกอบบางชนิดทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ในลักษณะที่มีพลังงานความร้อนพิเศษ เหลืออยู่จำนวนมาก บางชนิดปล่อยพลังงานในปริมาณที่น้อยกว่า
ในทำนองเดียวกันปฏิกิริยาของเชื้อเพลิงกับออกซิเจน อาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหรืออาจเกิดขึ้นช้ากว่านั้น รูปร่างของเชื้อเพลิงยังส่งผลต่อความเร็วในการเผาไหม้อีกด้วย เชื้อเพลิงชิ้นบางจะเผาไหม้ได้เร็วกว่าเชื้อเพลิงชิ้นใหญ่ เนื่องจากมวลของเชื้อเพลิงส่วนใหญ่สัมผัสกับออกซิเจนได้ทุกเมื่อ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเผากองเศษไม้หรือกระดาษได้เร็วกว่า ที่คุณเผาก้อนไม้ที่มีมวลเท่ากัน เนื่องจากเศษไม้และกระดาษมีพื้นที่ผิวมากกว่ามาก
ด้วยวิธีนี้ไฟจากเชื้อเพลิงที่แตกต่างกันก็เหมือนสัตว์ต่างสายพันธุ์ พวกมันมีลักษณะต่างกันเล็กน้อย ผู้เชี่ยวชาญมักจะทราบได้ว่าไฟไหม้เกิดขึ้นได้อย่างไร โดยการสังเกตว่ามันส่งผลกระทบต่อพื้นที่โดยรอบอย่างไร ไฟจากเชื้อเพลิงที่เผาไหม้เร็วซึ่งให้ความร้อนสูง จะสร้างความเสียหายได้แตกต่างจากไฟที่เผาไหม้ช้าและมีความร้อนต่ำ
บทความที่น่าสนใจ : ไดโนเสาร์ อธิบายว่านักวิทยาศาสตร์สามารถโคลนไดโนเสาร์ได้หรือไม่