Dlaczego płomień świeci?

[bonobo44]

"Wyjaśnijcie mi - czym jest płomień?" - pyta emerald_boy na FN...
forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=32&w=51476486
i... uzyskuje odpowiedź czym jest... zorza polarna.
forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=32&w=51476486&a=51499738

A dlaczego właściwie płomień świeci?

<<No właśnie – dlaczego? Zapalona zapałka, lampka spirytusowa, lampa naftowa,
zapalony gaz, węgiel, benzyna dają świecący płomień. Pytanie niby naiwne. Ale
dlaczego?>>
portalwiedzy.onet.pl/0,3920,1369814,czasopisma.html

O tym, że odpowiedzi na najprostsze pytania jest najtrudniej uzyskać świadczy
ten sążnisty 3-stronicowy artykuł w Młodym Techniku na ten temat...
nie znajdziecie w nim poza opisem płomienia w starym stylu (to i tamto barwi
płomień na taki to a taki kolor)...
słowa wyjaśnienia (jeśli sami się nie domyślicie ;-)

Co to jest płomień?

[bonobo44]

Wydawać by się mogło, że jakieś wyjaśnienie znajdziemy w encyklopedii:
pl.wikipedia.org/wiki/P%C5%82omie%C5%84
<<Płomień to widzialna objętość gazowa, w której zachodzą reakcje pirolizy,
utleniania i spalania. Emituje on ciepło oraz promieniowanie elektromagnetyczne
(głównie w postaci podczerwieni i światła widzialnego).>>

"Płomień to widzialna objętość gazowa..."

Wg mnie to nie jest płomień. tzn. płomień nie jest żadną objętoscią
widzialną bądź nie...
to raczej pewne zjawisko zachodzące w takiej objętości...
wg Wikipedii jest to zjawisko mające coś wspólnego z plazmą i jej zachowaniem
(tu pomocna mogłaby być zatem odpowiedź na pytanie pomocnicze:
gdzie kończy się płomień, a zaczyna plazma?)
pl.wikipedia.org/wiki/Plazma
mogłaby to sugerować definicja z anglojęzycznej wersji,
w myśl której płomień jest produktem...
"produktem wysokoegzotermicznej reakcji":
"A flame is the product of a highly exothermic reaction (for example,
combustion) a self-sustaining oxidation reaction. In other words, a flame could
be said to be the visible (light emitting) part of a fire."
en.wikipedia.org/wiki/Flame
i dalej już na okrągło leci jakich to reakcji mianowicie...
słowa więcej o samej istocie płomienia...
poza stwierdzeniem, ze jest to po części plazma
a po części zjonizowany gaz, ale najogólniej rzecz ujmując
jest to miejsce:
"Flames, or at least portions of them, are often considered to be partial
plasmas or a partially ionized gas, but in more general terms a flame is a
region of exothermic chemical reaction of high enough temperature to emit
visible light. "

i w ten sposób po wielkim łuku wracamy do płomienia jako
"widzialnej objętości gazowej" 8-)

Co się dzieje ?

[ciekawski11]

Ciekawe co się dzieje z elektronami uwolnionymi przy jonizacji.

[bonobo44]

więcej wyjaśnień na FN:
forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=32&w=51476486&v=2&s=0

Też ciekawe.

[ciekawski11]

Ciekawe jest również to (no i skąd toto się bierze), co powoduje wzbudzenie
elektronów w atomach do nowych stanów .
Później są już tylko powroty do stanów poprzednich z wypromieniowaniem światła
charakterystycznego dla danego pierwiastka.

[t09]

ciekawski11 napisał:

> Ciekawe jest również to (no i skąd toto się bierze), co powoduje wzbudzenie
> elektronów w atomach do nowych stanów .

Zderzenia, to znana sprawa.

> Później są już tylko powroty do stanów poprzednich z wypromieniowaniem światła
> charakterystycznego dla danego pierwiastka.

Z tym, że w płomieniu to mogą raczej świecić przejscia nie tyle w atomach, a w
organicznych molekułach i niekoniecznie musza to być przejscia czysto
elektronowe. Molekuły świecą bardzo dobrze, czego przykładem jest np.
fluorescencja, przy ktorej pobudza się je innym światłem - ale pobudzić je można
do swiecenia także wysoką temperaturą.

Same atomy i proste molekuły świecą słabo. Przykładem może być płomień wodoru,
ktory ledwie-ledwie świeci. Płomień gazowy też ledwo-ledwo. Ale to dlatego, że z
gazu oddziela się wszystkie cięższe skladniki. Na gaz często mówi się "gaz
świetlny" bo istotnie przed 150 laty gaz służył do OSWIETLANIA. Ale to był gaz
otrzymywany przez suchą destylację węgla i on zawierał od groma róznych bardziej
złożonych molekuł, jak benzen, toluen i im podobne. Płomień z gazu zawierającego
niedużą domieszkę benzenu istotnie świeci jak głupi. O ile ten gaz spala się
wolno, nie jak w przypadku palnika Bunsena, w którym spala się już mieszankę
gaz-powietrze i dlatego płomień ma bardzo wysoka temperaturę. Wtedy te
organiczne molekuły rozłozą się, zanim zdążą zaświecić. W klasycznym oświetleniu
gazowym (jeszcze przed wynalezieniem tzw. "koszulek Auera", które kompletnie
zmieniły zasadę działania oświetlenia gazowego!) gaz nie był uprzednio mieszany
z powietrzem, palnik był po prostu zwyczajną rurką, gaz palił się u wylotu.

Nie jestem specjalistą, ale nos mi mówi, że dużo sie znajdzie, szukając w Google
pod hasłem "molekuły organiczne - mechanizm świecenia". Oczywiście lepiej po
angielsku.

Tu jest interesujący link, ktory przejrzałem:

www.jstor.org/view/00804630/di002666/00p03437/0
Wygląda na to, że jest niezupełnie tak, jak poiwedziałem powyżej. Tutaj piszą,
ze dużo świecenia pochodzi ze stanów ROTACYJNYCH prostych molekul, jak CH, czy
C2 (one mogą istniec w wysokich temperaturach). Przejscia rotacyjne nie są
związane z eletronami, a z rotacją całych molekuł i naogól sa w podczerwieni,
ale z tego, co tutak piszą, wynika, że są i w zakresie widzialnym. Stany
rotacyjne produkują nie waskie linie, a szerokie "pasma" ("bands") w widmie.

Widma rotacyjne to przecudowna wręcz ilustracja mechaniki kwantowej, nota bene.

[t09]

OK, dorwałem specjlistę, który wyjaśnił, że molekuły rzeczywiście mają nisko
lezące poziony energetyczne (elktronow), które mozna wzbudzić zderzając
molekuły ze sobą.

Poziomy energetyczne elektronów w izolowanych atomach (jak np. wodór) naogól
leżą wysoko. Żeby atom wodoru zacząl swiecić w zakresiew widzialnym, to trzeba
elektron wzbudzić co najmniej do energii kilkunastu eV - a, jak łatwo pokiczyć,
w temperaturze 2000 K jeszcze absolutnie znikomy procent atomów wodoru
znajdziesie w tym stanie wzbudzenia. Procent atomów znajdujących sie w stanie
wzbudzenia o energii E w temperaturze T jest zgrubsza exp(-E/kT). Dla wodoru
osiąga to jakąś rozsądną wartość dopiero w temperaturze kilkudziesięciu tysięcy
K. Dlatego wiec potrzeba poziomow o stosunkowo niskiej energii E, i takie sa w
wiekszych molekułach.

W przypadku atomu wodoru, żeby zaświecił w zakresie widzialnym, to trzeba
wzbudzić go do poziomu, z ktorego odbywa się pierwsze przejscie w serii Balmera,
czyli do energii ok. 12 eV ponad poziomem podstawowym. To jest kolosalna
energia, zwazywszy, ze 1 eV odpowiada 11 600 Kelvinom!

Które elektrony ?

[ciekawski11]

> OK, dorwałem specjlistę, który wyjaśnił, że molekuły rzeczywiście mają nisko
> lezące poziony energetyczne (elktronow), które mozna wzbudzić zderzając
> molekuły ze sobą.

O których elektronach mówił ten specjalista ?
Czy o tych "pierwotnych" w atomach tworzących molekuły,
czy o tych w wiązaniach między atomami ?

Zderzenia i ... ( albo ..;)

[ciekawski11]

> Zderzenia, to znana sprawa.
Wzbudzenia mogą być też (albo)skutkiem napromieniowania atomów (molekuł).
Napromieniowanie może pochodzić z anihilacji w myśl hipotezy elektro-pozytonu.


> Z tym, że w płomieniu to mogą raczej świecić przejscia nie tyle w atomach, a w
> organicznych molekułach i niekoniecznie musza to być przejscia czysto
> elektronowe. Molekuły świecą bardzo dobrze, czego przykładem jest np.
> fluorescencja, przy ktorej pobudza się je innym światłem - ale pobudzić je
> można do swiecenia także wysoką temperaturą.

To jest szersze niż moje i lepsze wyjaśnienie.
Ponadto podejrzewam, że w różnych stanach energetycznych mogą znajdować się
również wiązania i od nich mogą pochodzić szerokie pasma widmowe.

Możliwe, że ze świecenia wiązań H2 bierze się widmo Słońca (!?)
No bo z czego innego ?

[nowak11]

A czy istnieje "zimne światło"?, tzn. czy emisji światła zawsze towarzyszy
emisja ciepła?
P.S. No i co się stało z wątkiem o równi pochyłej?!:)))

[kanarek2]

> A czy istnieje "zimne światło"?, tzn. czy emisji światła zawsze towarzyszy
> emisja ciepła?

W polprzewodnikowych diodach swiecacych, czyli Light Emiting Diods (LED),
emisja zachodzi w wyniku rekombinacji elektronow z dziurami, czemu nie
towarzyszy ogrzewanie sie diody.

W dziedzinie oswietlenia szykuje sie zreszta rewolucja, taka prawdziwa: zarowki
z ich ogromnymi stratami cieplnymi zostana zastapione przez uklady, w ktorych
swieca odpowiednio dobrane diody zbudowane z polprzewodnikow typu GaN. Ale to
dluzsza - i naprawde wazna - historia.

[t09]

kanarek2 napisała:

> W dziedzinie oswietlenia szykuje sie zreszta rewolucja, taka prawdziwa: zarowki
>
> z ich ogromnymi stratami cieplnymi zostana zastapione przez uklady, w ktorych
> swieca odpowiednio dobrane diody zbudowane z polprzewodnikow typu GaN. Ale to
> dluzsza - i naprawde wazna - historia.

Mieszkam na wsi, wieczorem panuja egipskie ciemności, a ja chodze na spacer z
psem i musze sobie swiecic latarką. W Gminnej Spółdzielni zakupiłem za
równowartośc 30 zł latarke z matryca 28 diód, na trzy paluszki AAA. Świeci to
jak cholera, a baterii jeszcze po dwóch miesiącach nie musiałem wymieniać.

Tylko jeszcze troche musza "ocieplić" barwę tego swiatła, bo w domu nie
chciałbym mieć oświetlenia o takim kolorze. Ale to jest ponoc do zrobienia,
Pierwsze żarówki fluorescencyjne też miały nieprzyjemną "zimną" barwę, a teraz
są juz absolutnie OK. Z diodami to na pewno też można zrobić, dodając troche
zółtego i czerwonego składnika.

Polska premiera Blu-ray

[bonobo44]

Niebieskie diody laserowe, w której to dziedzinie jesteśmy w czołówce badawczej
świata (szkoda, że nie w producenckiej) pozwolą na zapisanie 50 GB na jednej
płytce (takiej jak dotychczasowe DVD). O ofercie nośników i odtwarzaczy
mogących pomieścić materiały wideo w wysokiej rozdzielczości opowiada w tym
materiale Juliusz Kornaszewski, redaktor PC World Komputer:
www.idg.pl/tv/tvbeta.asp?wolne=0&id=101375