ما هي النار في الواقع؟ الجواب أغرب مما تعتقد ScienceAle

النار هي التكنولوجيا القديمة التي ساعدت شكل التطور البشري. أسلافنا استخدموا النار للسلامة والطهي وحفظ الطعام. اجتمعوا حول نار وامضة لتبادل القصص ونقل المعرفة الثقافية وبناء المجتمع.

تعتبر النار اليوم أداة صناعية مهمة. ويظل هذا الأمر منسوجًا في حياتنا وطقوسنا اليومية (فكر في إطفاء الشموع على كعكة عيد ميلادك).

كما فعلت منذ ملايين السنين، يمكن للنار أن تشكل مناظرنا الطبيعية، ولديها القدرة على تدمير وتدمير تجديد النظم البيئية بأكملها.

متعلق ب: اكتشف علماء الآثار أقدم الأدلة على استخدام البشر لأدوات لإشعال النار

النار مألوفة جدًا، ومع ذلك قد يكون من الصعب تعريفها. ما هي النار في الواقع؟

لنبدأ بسؤال أسهل قليلًا في الإجابة عليه.

ما هي مكونات النار؟

لإشعال النار نحتاج إلى ثلاثة أشياء: الوقود (شيء يحترق)، والأكسجين، وشرارة أولية أو مصدر للحرارة. يُعرف هذا باسم مثلث النار، ولكن يمكنك أيضًا تسمية الوقود والأكسجين بـ “المواد المتفاعلة” والحرارة الأولية بـ “طاقة التنشيط”.

بالنسبة لحرائق الغابات، توفر المواد العضوية (مثل الخشب) الوقود. الأكسجين متوفر في الهواء، ويمكن أن تأتي طاقة التنشيط من مجموعة من المصادر، مثل: البرق أو الأنشطة البشرية.

إذا قمنا بإزالة أحد المواد المتفاعلة، فلا يمكن للنار أن تستمر في الاشتعال. لإطفاء حرائق الغابات، يمكن إزالة الحرارة عن طريق إخماد النار بالماء. يتحول الماء إلى بخار، مما يؤدي أيضًا إلى إخماد النار عن طريق إزاحة الهواء. يمكن استخدام الوقود بواسطة الحريق نفسه أو إزالته بشكل استباقي باستخدام وسائل تقليل المخاطر أو الحروق الثقافية.

“المنتج” الرئيسي للنار هو الطاقة، إلى جانب غازات ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. عندما يكون هناك وقود أكثر من الأكسجين اللازم للحرق، كما هو الحال في حرائق الغابات، يمكن أن تكون هناك منتجات إضافية.

أحدها هو السخام، وهو عبارة عن جزيئات صغيرة من الكربون نصف محترقة. تتفاعل هذه المنتجات لتوفير ما نشعر به ونراه عندما نواجه حريقًا.

الدفء الذي نشعر به من النار يأتي من الطاقة يشع إلى الخارج على شكل حرارة. ال ترتفع منتجات الغاز الساخن لأنها أقل كثافة من الهواء المحيط بها والأكثر برودة. وتحمل الغازات معها جزيئات السخام تتوهج باللون الأصفر البرتقالي بسبب ارتفاع درجة حرارتها.

في حرائق الغابات أو نار المخيم، فإن السخام المتوهج هو ما نختبره على شكل لهيب. تمتد النيران في الواقع إلى أعلى بكثير حيث يمكننا رؤيتها. ومع تحرك السخام إلى أعلى، فإنه يبرد وينبعث منه ضوء بألوان لا نستطيع رؤيتها، مثل ضوء الأشعة تحت الحمراء.

إذن ما هي النار؟

ومن الواضح أنها ليست سائلة أو صلبة. في حين أن اللهب يحتوي على غازات ساخنة، إلا أن اللهب لا يوجد إلا أثناء احتراق النار. إنها لا توجد في حالة مستقرة من تلقاء نفسها ولا يمكننا جمع اللهب في حاوية مثل ثاني أكسيد الكربون أو بخار الماء. ولذلك فإن اللهب والنار ليسا غازات.

يمكننا أيضا أن نستبعد بلازما – الرابع حالة المادة. تشبه البلازما الغاز الساخن للغاية ولكن مع بعض الاختلافات الرئيسية.

تحتوي البلازما على قدر كبير من الطاقة الحرارية بحيث تتأين الذرات الموجودة في البلازما، مما يعني أنها لم تعد قادرة على الاحتفاظ بجميع إلكتروناتها. تشبه البلازما حساءًا من الجسيمات المشحونة، سواء الإلكترونات أو الذرات المتأينة، التي يمكنها توصيل الكهرباء والاستجابة للمجال المغناطيسي.

في الأجزاء الأكثر سخونة من الحرائق الأكثر كثافة، فمن الممكن أن يكون هناك ما يكفي من الذرات المتأينة لتكوين مناطق من البلازما الضعيفة. ومع ذلك، فإن البلازما ليست مستقرة من تلقاء نفسها، والنار ككل لا تتصرف مثل البلازما.

متعلق ب: علاقتنا بالنار تخلق ما يعادل العصر الجليدي المحترق

في الواقع، النار ليست مادة على الإطلاق. النار هي أ عملية. وهو نوع من التفاعل الكيميائي يسمى الاحتراق.

عملية فريدة من نوعها على الأرض

توجد الغازات والبلازما في كل مكان في الكون، لكن النار كما نختبرها – بلهب مرئي يغذيه الأكسجين – تبدو فريدة من نوعها بالنسبة للأرض.

الأرض نفسها تشكلت من الغبار والغاز حول شمس شابة، وهي شديدة الحرارة لدرجة أنها تتكون بالكامل تقريبًا من البلازما. الكون موطن ل تريليونات المجرات، كل منها مليء بالنجوم وأنظمة الكواكب المحتملة، لذلك هناك الكثير من الغاز والبلازما هناك.

وفي الوقت نفسه، أرضنا هي المكان الوحيد في الكون حيث من المعروف أن الحريق ممكن.

وذلك لأن أحد المكونات الرئيسية للنار – وهو الإمداد الثابت بالأكسجين – هو نتاج ثانوي للحياة. وعلى حد علمنا، فإن الحياة موجودة فقط هنا على الأرض.

إيما براون، محاضر في الرياضيات والفيزياء، جامعة CQU في أستراليا

أعيد نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.