رنگ آتش بسته به دما چرا آتش به رنگ های مختلف می آید، چه چیزی رنگ شعله را تعیین می کند

در طی فرآیند احتراق، شعله ای تشکیل می شود که ساختار آن توسط مواد واکنش دهنده تعیین می شود. ساختار آن بسته به شاخص های دما به مناطق تقسیم می شود.

تعریف

شعله به گازهایی به شکل داغ اطلاق می شود که در آن اجزا یا مواد پلاسما به صورت پراکنده جامد وجود دارند. آنها دگرگونی های فیزیکی و نوع شیمیایی، همراه با درخشش، انتشار انرژی حرارتی و گرمایش است.

وجود ذرات یونی و رادیکال در یک محیط گازی، هدایت الکتریکی و رفتار خاص آن در یک میدان الکترومغناطیسی را مشخص می کند.

شعله ها چیست

این نام معمولاً به فرآیندهای مرتبط با احتراق داده می شود. در مقایسه با هوا، چگالی گاز کمتر است، اما دمای بالا باعث افزایش گاز می شود. به این ترتیب شعله های آتش که می تواند طولانی یا کوتاه باشد تشکیل می شود. اغلب اتفاق می افتد انتقال آرامیک شکل به شکل دیگر

شعله: ساختار و ساختار

برای تعیین ظاهرشعله ور شدن پدیده توصیف شده کافی است شعله غیر نورانی که ظاهر می شود را نمی توان همگن نامید. از نظر بصری، سه حوزه اصلی قابل تشخیص است. به هر حال، مطالعه ساختار شعله نشان می دهد که مواد مختلفبا تشکیل سوختن انواع مختلفمشعل.

هنگامی که مخلوطی از گاز و هوا می سوزد، ابتدا شعله کوتاهی به وجود می آید که رنگ آن آبی و سایه های بنفش. هسته در آن قابل مشاهده است - سبز-آبی، یادآور مخروط. بیایید این شعله را در نظر بگیریم. ساختار آن به سه منطقه تقسیم می شود:

1. یک منطقه آماده سازی مشخص می شود که در آن مخلوط گاز و هوا هنگام خروج از دهانه مشعل گرم می شود.
2. پس از آن منطقه ای که احتراق در آن رخ می دهد، می آید. بالای مخروط را اشغال می کند.
3. وقتی کمبودی وجود دارد جریان هوا، گاز کاملا نمی سوزد. اکسید کربن دو ظرفیتی و بقایای هیدروژن آزاد می شوند. احتراق آنها در ناحیه سوم، جایی که دسترسی به اکسیژن وجود دارد، صورت می گیرد.

حالا بیایید جداگانه نگاه کنیم فرآیندهای مختلفاحتراق

شمع سوزان

سوزاندن شمع شبیه سوزاندن کبریت یا فندک است. و ساختار شعله شمع شبیه جریان گاز داغ است که در اثر نیروی شناوری به سمت بالا کشیده می شود. این فرآیند با گرم کردن فتیله و سپس تبخیر موم آغاز می شود.

پایین ترین ناحیه که در داخل و مجاور نخ قرار دارد، ناحیه اول نامیده می شود. به دلیل مقدار زیادی سوخت، درخشش کمی دارد، اما حجم کمی از مخلوط اکسیژن. در اینجا، فرآیند احتراق ناقص مواد رخ می دهد، آزاد می شود که متعاقبا اکسید می شود.

منطقه اول توسط یک پوسته دوم نورانی احاطه شده است که ساختار شعله شمع را مشخص می کند. حجم بیشتری از اکسیژن وارد آن می شود که باعث ادامه واکنش اکسیداسیون با مشارکت مولکول های سوخت می شود. دما در اینجا بالاتر از منطقه تاریک خواهد بود، اما برای تجزیه نهایی کافی نیست. در دو حوزه اول است که حرارت بالاقطرات سوخت نسوخته و ذرات زغال سنگ یک اثر نورانی ایجاد می کنند.

منطقه دوم توسط یک پوسته کم دید با مقادیر دمای بالا احاطه شده است. بسیاری از مولکول های اکسیژن وارد آن می شوند که به احتراق کامل ذرات سوخت کمک می کند. پس از اکسیداسیون مواد، اثر نورانی در ناحیه سوم مشاهده نمی شود.

تصویر شماتیک

برای وضوح تصویری از یک شمع در حال سوختن را به توجه شما ارائه می دهیم. مدار شعله شامل:

1. اولین یا منطقه تاریک.
2. منطقه نورانی دوم
3. سومین پوسته شفاف.

نخ شمع نمی سوزد، اما فقط زغال کردن انتهای خم شده رخ می دهد.

لامپ الکلی سوزان

برای آزمایش های شیمیاییظروف کوچک الکل اغلب استفاده می شود. به آنها لامپ الکلی می گویند. فتیله مشعل با مایع ریخته شده از سوراخ خیس می شود. سوخت مایع. این با فشار مویرگی تسهیل می شود. وقتی به بالای آزاد فتیله رسید، الکل شروع به تبخیر می کند. در حالت بخار، در دمای بیش از 900 درجه سانتیگراد مشتعل شده و می سوزد.

شعله لامپ الکلی شکل معمولی دارد، تقریباً بی رنگ است، با رنگ آبی کمی. نواحی آن به وضوح مانند مناطق شمع قابل مشاهده نیستند.

به نام دانشمند بارتل، شروع آتش در بالای شبکه مشعل قرار دارد. این عمیق شدن شعله منجر به کاهش مخروط تیره داخلی می شود و قسمت میانی که داغ ترین محسوب می شود از سوراخ خارج می شود.

مشخصه رنگ

تابش های مختلف توسط انتقال های الکترونیکی ایجاد می شوند. به آنها حرارتی نیز می گویند. بنابراین، در نتیجه احتراق یک جزء هیدروکربنی در هوا، شعله آبیبه دلیل انتشار اتصالات H-C. و هنگامی که ذرات C-C ساطع می شوند، مشعل نارنجی مایل به قرمز می شود.

در نظر گرفتن ساختار شعله ای که ترکیبات شیمیایی آن شامل آب، دی اکسید کربن و مونوکسید کربن و پیوند OH است، دشوار است. زبان آن عملا بی رنگ است، زیرا ذرات فوق، هنگام سوختن، تشعشعاتی در طیف ماوراء بنفش و مادون قرمز ساطع می کنند.

رنگ شعله با نشانگرهای دما، با حضور ذرات یونی در آن، که به یک طیف تابشی یا نوری خاص تعلق دارند، در ارتباط است. بنابراین، احتراق برخی از عناصر منجر به تغییر رنگ آتش در مشعل می شود. تفاوت در رنگ مشعل با چیدمان عناصر در ارتباط است گروه های مختلفسیستم دوره ای

آتش با طیف سنجی برای حضور تابش در طیف مرئی بررسی می شود. در همان زمان، مشخص شد که مواد ساده از زیر گروه عمومی نیز باعث ایجاد رنگ مشابه در شعله می شوند. برای وضوح، از احتراق سدیم به عنوان آزمایشی برای این فلز استفاده می شود. وقتی داخل شعله می‌روند، زبان‌ها زرد روشن می‌شوند. مستقر ویژگی های رنگخط سدیم را در طیف انتشار برجسته کنید.

با خاصیت تحریک سریع تابش نور از ذرات اتمی مشخص می شود. هنگامی که ترکیبات غیرفرار چنین عناصری به آتش سوزی بونسن وارد می شود، رنگی می شود.

معاینه طیف سنجی خطوط مشخصی را در ناحیه قابل مشاهده با چشم انسان نشان می دهد. سرعت برانگیختگی تابش نور و ساختار طیفی ساده ارتباط نزدیکی با ویژگی‌های الکتروپوزیتیو بالای این فلزات دارد.

مشخصه

طبقه بندی شعله بر اساس ویژگی های زیر است:

• حالت کل ترکیبات در حال سوختن آنها در اشکال گازی، هوابرد، جامد و مایع هستند.
• نوع تشعشع که می تواند بی رنگ، درخشان و رنگی باشد.
• سرعت توزیع گسترش سریع و آهسته وجود دارد.
• ارتفاع شعله ساختار می تواند کوتاه یا بلند باشد.
• ماهیت حرکت مخلوط های واکنش دهنده حرکت ضربانی، آرام، متلاطم وجود دارد.
• ادراک بصری مواد با انتشار شعله دودی، رنگی یا شفاف می سوزند.
• نشانگر دما شعله می تواند دمای پایین، سرد و دمای بالا باشد.
• وضعیت سوخت - فاز معرف اکسید کننده.

احتراق در نتیجه انتشار یا پیش اختلاط اجزای فعال رخ می دهد.

منطقه اکسیداتیو و احیا کننده

فرآیند اکسیداسیون در یک منطقه به سختی قابل توجه رخ می دهد. گرم ترین است و در بالا قرار دارد. در آن، ذرات سوخت تحت احتراق کامل قرار می گیرند. و وجود اکسیژن اضافی و کمبود قابل احتراق منجر به یک فرآیند اکسیداسیون شدید می شود. این ویژگی باید هنگام گرم کردن اجسام روی مشعل استفاده شود. به همین دلیل ماده در قسمت بالایی شعله فرو می رود. این احتراق بسیار سریعتر پیش می رود.

واکنش های کاهشی در قسمت های مرکزی و پایینی شعله صورت می گیرد. در اینجا موجود است سهام بزرگمواد قابل اشتعال و مقدار کمی مولکول O 2 که احتراق را انجام می دهند. هنگامی که به این مناطق وارد می شود، عنصر O حذف می شود.

به عنوان نمونه ای از شعله کاهنده، از فرآیند شکافتن سولفات آهن استفاده می شود. هنگامی که FeSO4 وارد قسمت مرکزی مشعل مشعل می شود، ابتدا گرم می شود و سپس به اکسید آهن، انیدرید و دی اکسید گوگرد تجزیه می شود. در این واکنش کاهش S با بار 6+ به 4+ مشاهده می شود.

شعله جوش

این نوع آتش در نتیجه احتراق مخلوط گاز یا بخار مایع با اکسیژن هوای پاک ایجاد می شود.

به عنوان مثال، تشکیل شعله اکسی استیلن است. متمایز می کند:

• منطقه هسته؛
• منطقه بهبودی میانی؛
• منطقه شدید شعله ور شدن

این همان مقداری است که مخلوط گاز و اکسیژن می سوزد. تفاوت در نسبت استیلن و عامل اکسید کننده منجر به انواع متفاوتشعله. این می تواند دارای ساختار معمولی، کربوردار (استیلنیک) و اکسید کننده باشد.

از نظر تئوری، فرآیند احتراق ناقص استیلن در اکسیژن خالص را می توان با معادله زیر مشخص کرد: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (یک مول O 2 برای واکنش مورد نیاز است).

هیدروژن مولکولی و مونوکسید کربن حاصل با اکسیژن هوا واکنش می دهند. محصولات نهایی آب و اکسید کربن چهار ظرفیتی است. معادله به این صورت است: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 + H 2 O. این واکنش به 1.5 مول اکسیژن نیاز دارد. هنگام جمع آوری O 2، معلوم می شود که به ازای هر 1 مول HCCH 2.5 مول صرف می شود. و از آنجایی که در عمل یافتن اکسیژن خالص ایده‌آل دشوار است (اغلب چنین است آلودگی جزئیناخالصی)، سپس نسبت O 2 به HCCH 1.10 به 1.20 خواهد بود.

هنگامی که نسبت اکسیژن به استیلن کمتر از 1.10 باشد، شعله کربورسازی رخ می دهد. ساختار آن دارای یک هسته بزرگ است، خطوط آن تار می شود. دوده از چنین آتشی به دلیل کمبود مولکول های اکسیژن آزاد می شود.

اگر نسبت گاز بیشتر از 1.20 باشد، شعله اکسید کننده با اکسیژن اضافی به دست می آید. مولکول های اضافی آن اتم های آهن و سایر اجزای مشعل فولادی را از بین می برند. در چنین شعله ای قسمت هسته کوتاه می شود و دارای نقطه می شود.

نشانگرهای دما

هر منطقه آتش یک شمع یا مشعل دارای مقادیر خاص خود است که با عرضه مولکول های اکسیژن تعیین می شود. دمای شعله باز در قسمت های مختلف آن از 300 درجه سانتی گراد تا 1600 درجه سانتی گراد متغیر است.

به عنوان مثال شعله انتشاری و آرام است که توسط سه پوسته تشکیل می شود. مخروط آن شامل یک منطقه تاریک با دمای تا 360 درجه سانتیگراد و کمبود مواد اکسید کننده است. بالای آن یک منطقه درخشندگی است. دمای آن بین 550 تا 850 درجه سانتیگراد است که باعث تجزیه حرارتی مخلوط قابل احتراق و احتراق آن می شود.

ناحیه بیرونی به سختی قابل توجه است. در آن دمای شعله به 1560 درجه سانتی گراد می رسد که به دلیل آن است ویژگی های طبیعیمولکول های سوخت و سرعت ورود عامل اکسید کننده. اینجاست که احتراق بیشترین انرژی را دارد.

مواد در موارد مختلف مشتعل می شوند شرایط دمایی. بنابراین، فلز منیزیم تنها در دمای 2210 درجه سانتی گراد می سوزد. برای بسیاری از مواد جامددمای شعله حدود 350 درجه سانتیگراد است. کبریت و نفت سفید می توانند در دمای 800 درجه سانتیگراد مشتعل شوند، در حالی که چوب می تواند از 850 درجه سانتیگراد تا 950 درجه سانتیگراد مشتعل شود.

سیگار با شعله ای می سوزد که دمای آن از 690 تا 790 درجه سانتی گراد و در مخلوط پروپان بوتان - از 790 درجه سانتی گراد تا 1960 درجه سانتی گراد متغیر است. بنزین در دمای 1350 درجه سانتیگراد مشتعل می شود. شعله احتراق الکل دمایی بیش از 900 درجه سانتیگراد ندارد.

یک شمع روشن کنید و شعله را به دقت بررسی کنید. متوجه خواهید شد که رنگ آن یکنواخت نیست. شعله دارای سه ناحیه است (شکل). منطقه تاریک 1 در پایین شعله است. این بیشترین است منطقه سرددر مقایسه با دیگران منطقه تاریک با روشن ترین قسمت شعله 2 مرز می شود. دما در اینجا بالاتر از منطقه تاریک است، اما بالاترین دما در قسمت بالای شعله 3 است.

برای اطمینان از اینکه مناطق مختلف شعله دارند دماهای مختلف، می توانید چنین آزمایشی را انجام دهید. یک ترکش (یا کبریت) را در شعله قرار دهید تا از هر سه منطقه عبور کند. خواهید دید که اسپلینتر در جایی که به مناطق 2 و 3 برخورد می کند بیشتر زغال می شود. این بدان معنی است که شعله در آنجا داغ تر است.

به تمام پاسخ ها یک جزئیات دیگر را اضافه می کنم که توسط شیمیدان ها استفاده می شود. چندین ناحیه در ساختار شعله وجود دارد. درونی، آبی، سردترین (نسبت به مناطق دیگر) به اصطلاح شعله ترمیمی است. آن ها واکنش های کاهشی را می توان در آن انجام داد (به عنوان مثال، اکسیدهای فلزی). قسمت بالا، زرد-قرمز داغ ترین منطقه است که به آن نیز می گویند شعله اکسید کننده. در اینجا است که اکسیداسیون بخارات ماده با اکسیژن اتمسفر اتفاق می افتد (البته اگر در مورد شعله معمولی صحبت می کنیم). امکان انجام واکنش های شیمیایی مناسب در آن وجود دارد.

رنگ آتش بستگی به عناصر شیمیایی دارد که در حین احتراق می سوزند، به عنوان مثال، اگر می خواهید نور آبی را ببینید، در هنگام سوختن ظاهر می شود. گاز طبیعی، و ناشی از مونوکسید کربن است که این سایه را می دهد. هنگامی که نمک های سدیم تجزیه می شوند، شعله های زرد ظاهر می شوند. چوب سرشار از چنین نمک هایی است، بنابراین یک آتش سوزی معمولی جنگل یا کبریت های خانگی با شعله زرد می سوزد. مس شعله را می دهد رنگ سبز. با محتوای مس زیاد در ماده قابل احتراق، شعله دارای رنگ سبز روشن، تقریباً یکسان با سفید است.

رنگ سبزو باریم، مولیبدن، فسفر و آنتیموان نیز سایه های خود را به آتش می دهند. سلنیوم شعله را آبی رنگ می کند و بور شعله را به رنگ آبی-سبز رنگ می کند. شعله قرمز لیتیوم، استرانسیوم و کلسیم می دهد، پتاسیم بنفشهنگامی که سدیم می سوزد، رنگ زرد نارنجی ظاهر می شود.

خوب، اگر کسی علاقه بیشتری دارد اطلاعات دقیقلطفا از این صفحه http://allforchildren.ru/why/misc33.php دیدن کنید

رنگ شعله به دمای آن و همچنین به ترکیب ماده ای که می سوزد بستگی دارد:

4300K ​​- سفید-زرد، درخشان ترین نور؛

5000K - رنگ سفید سرد؛

6000K - سفید با آبی روشن

8000K - آبی-آبی - کیفیت نور بدتر است.

12000 هزار بنفش

بنابراین، در واقع، داغ ترین شعله یک شمع از پایین است، و نه از بالا، همانطور که Maxim26ru 325 گفت، و دمای نوک شعله تنها به دلیل وجود گرانش روی زمین - جریان های همرفتی بالاتر است. ایجاد می شود، در نتیجه گرما به صورت عمودی به سمت بالا سرازیر می شود.

رنگ آتش مستقیماً به دمای شعله بستگی دارد و دما نیز به نوبه خود ماده ای را آزاد می کند که رنگ خاصی را در طیف خود می دهد. مثلا:

رنگ خرمای کربوهیدرات آبی است.

بور - سبز آبی؛

ژلتو- رنگ نارنجینمک های سدیم را آزاد می کند

رنگ سبز از آزاد شدن مس، مولیبدن، فسفر، باریم، آنتیموان حاصل می شود.

آبی سلنیوم است

قرمز ناشی از دفع لیتیوم و کلسیم

پتاسیم خرمای بنفش

در ابتدا، همانطور که الکساندر آنتیپوف گفت، بله، رنگ شعله با دمای آن تعیین می شود (اگر اشتباه نکنم توسط پلانک ثابت شده است). و سپس مواد آنچه در حال سوختن است در شعله انباشته می شود. اتم ها عناصر مختلفمی‌توانند کوانتوم‌ها را با انرژی معینی جذب کرده و دوباره منتشر کنند، اما با انرژی که به ماهیت اتم بستگی دارد. زرد رنگ سدیم در شعله است. سدیم در هر طبیعی یافت می شود مواد آلی. آ رنگ زردقادر به غرق کردن رنگ های دیگر - این ویژگی بینایی انسان است.

خب بستگی داره چه نوع آتشی باشه. بسته به ماده سوزاننده می تواند هر رنگی باشد. و این شعله آبی مایل به زرد از گرمایش است. هر چه شعله از ماده سوزان دورتر باشد، اکسیژن بیشتری وجود دارد. و هرچه اکسیژن بیشتر باشد، شعله گرمتر و در نتیجه سبک تر و روشن تر می شود.

به طور کلی دمای داخل شعله متفاوت است و در طول زمان (بسته به هجوم اکسیژن و ماده قابل احتراق) تغییر می کند. رنگ آبیبه این معنی که دما تا 1400 درجه سانتیگراد بسیار بالا است، زرد به این معنی است که دما کمی کمتر از زمانی است که شعله آبی است.

رنگ شعله ممکن است بسته به آن متفاوت باشد ناخالصی های شیمیایی.

شعله ای وجود دارد رنگ متفاوت. به شومینه نگاه کنید شعله های زرد، نارنجی، قرمز، سفید و آبی روی کنده ها می رقصند. رنگ آن به دمای احتراق و مواد قابل احتراق بستگی دارد. برای تجسم این موضوع، یک مارپیچ را تصور کنید اجاق برقی. اگر کاشی خاموش باشد، چرخش های مارپیچی سرد و سیاه هستند. فرض کنید تصمیم گرفتید سوپ را گرم کنید و اجاق گاز را روشن کنید. در ابتدا مارپیچ قرمز تیره می شود. هر چه دما بالاتر می رود، رنگ قرمز مارپیچ روشن تر می شود. هنگامی که کاشی به حداکثر دمای خود می رسد، سیم پیچ نارنجی مایل به قرمز می شود.

به طور طبیعی، مارپیچ نمی سوزد. شعله را نمی بینی او واقعاً داغ است. اگر آن را بیشتر گرم کنید، رنگ آن تغییر می کند. ابتدا رنگ مارپیچ زرد، سپس سفید می شود و وقتی بیشتر گرم شد، درخشش آبی از آن ساطع می شود.

چیزی مشابه با آتش اتفاق می افتد. بیایید یک شمع را به عنوان مثال در نظر بگیریم. مناطق مختلفشعله شمع دماهای متفاوتی دارد. آتش به اکسیژن نیاز دارد. اگر شمع را بپوشانید ظرف شیشه ای، آتش خاموش خواهد شد. ناحیه مرکزی شعله شمع در مجاورت فتیله اکسیژن کمی مصرف می کند و تاریک به نظر می رسد. نواحی بالا و کناری شعله اکسیژن بیشتری دریافت می کنند، بنابراین این مناطق روشن تر هستند. همانطور که شعله از میان فتیله حرکت می کند، موم ذوب می شود و می ترکد و به ذرات ریز کربن تبدیل می شود. ( زغال سنگهمچنین از کربن تشکیل شده است.) این ذرات توسط شعله به سمت بالا حمل می شوند و می سوزند. آنها بسیار داغ هستند و مانند مارپیچ کاشی شما می درخشند. اما ذرات کربن بسیار داغتر از سیم پیچ داغترین کاشی هستند (دمای احتراق کربن تقریباً 1400 درجه سانتیگراد است). بنابراین، درخشش آنها زرد است. در نزدیکی فتیله سوزان، شعله حتی داغ تر است و آبی می درخشد.

شعله های آتش شومینه یا آتش عمدتاً از نظر ظاهری رنگارنگ هستند.چوب در دمای پایین تری نسبت به فتیله شمع می سوزد، بنابراین رنگ پایه آتش به جای زرد نارنجی است. برخی از ذرات کربن در شعله آتش دارای دمای نسبتاً بالایی هستند. تعداد کمی از آنها وجود دارد، اما رنگ زردی به شعله اضافه می کنند. ذرات سرد شده کربن داغ دوده ای هستند که روی آن ته نشین می شوند دودکش ها. دمای سوختن چوب کمتر از دمای سوختن شمع است. کلسیم، سدیم و مس وقتی تا دمای بالا گرم می شوند به رنگ های مختلف می درخشند. آنها به پودر موشک اضافه می شوند تا چراغ های آتش بازی تعطیلات را رنگ کنند.

رنگ شعله و ترکیب شیمیایی

رنگ شعله ممکن است بسته به ناخالصی های شیمیایی موجود در کنده ها یا سایر مواد قابل اشتعال متفاوت باشد. شعله ممکن است حاوی ناخالصی های سدیم باشد.

حتی در دوران باستان، دانشمندان و کیمیاگران تلاش می کردند تا بفهمند که چه نوع موادی در آتش می سوزد، بسته به رنگ آتش.

• سدیم است جزءنمک سفره. هنگامی که سدیم گرم می شود، به رنگ زرد روشن در می آید.
• ممکن است کلسیم در آتش آزاد شود. همه ما می دانیم که شیر حاوی مقدار زیادی کلسیم است. این فلز است. کلسیم داغ به رنگ قرمز روشن در می آید.
• اگر فسفر در آتش بسوزد، شعله مایل به سبز می شود. همه این عناصر یا در چوب هستند یا با مواد دیگری وارد آتش می شوند.
• تقریباً همه در خانه اجاق گاز یا آبگرمکن دارند که شعله های آن آبی رنگ است. این به دلیل کربن قابل احتراق، مونوکسید کربن است که این سایه را می دهد.

مخلوط کردن رنگ‌های شعله، مانند مخلوط کردن رنگ‌های رنگین کمان، می‌تواند رنگ سفید ایجاد کند، به همین دلیل است که مناطق سفید در شعله‌های آتش یا شومینه قابل مشاهده است.

دمای شعله هنگام سوزاندن برخی مواد:

چگونه یک رنگ شعله یکنواخت بدست آوریم؟

برای مطالعه کانی ها و تعیین ترکیب آنها از آن استفاده می شود چراغ بنزن، یک رنگ شعله یکنواخت و بی رنگ می دهد که در روند آزمایش تداخلی ایجاد نمی کند ، که توسط Bunsen در اواسط قرن 19 اختراع شد.

بونسن از طرفداران سرسخت عنصر آتش بود و اغلب شعله های آتش را سرهم می کرد. سرگرمی او دمیدن شیشه بود. با دمیدن طرح ها و مکانیسم های حیله گرانه مختلف از شیشه، بونسن نمی توانست متوجه درد شود. زمان هایی بود که انگشتان پینه بسته اش از شیشه داغ و هنوز نرم شروع به دود می کردند، اما او توجهی به آن نمی کرد. اگر درد از آستانه حساسیت فراتر رفته بود، پس با استفاده از روش خودش خود را نجات داد - لاله گوش خود را محکم با انگشتانش فشار داد و یک درد را با درد دیگر قطع کرد.

او بود که بنیانگذار روش تعیین ترکیب یک ماده با رنگ شعله بود. البته قبل از او دانشمندان تلاش کردند تا چنین آزمایشاتی را انجام دهند، اما مشعل بونسن با شعله بی رنگ که در آزمایش تداخلی نداشته باشد، نداشتند. مشعل را وارد شعله کرد عناصر مختلفروی سیم پلاتین، زیرا پلاتین روی رنگ شعله تأثیر نمی گذارد و آن را رنگ نمی کند.

به نظر می رسد که روش خوب است، نیازی به تجزیه و تحلیل شیمیایی پیچیده نیست، عنصر را روی شعله قرار دهید و ترکیب آن بلافاصله قابل مشاهده است. اما آنجا نبود. به ندرت موادی در طبیعت یافت می شوند شکل خالص، معمولاً حاوی طیف وسیعی از ناخالصی های مختلف هستند که تغییر رنگ می دهند.

بونسن را امتحان کرد روش های مختلفشناسایی رنگ ها و سایه های آنها مثلا سعی کردم از شیشه های رنگی نگاه کنم. مثلاً شیشه آبی رنگ زرد تولید شده توسط رایج ترین نمک های سدیم را خاموش می کند و می توان رنگ زرشکی یا بنفش عنصر اصلی را تشخیص داد. اما حتی با کمک این ترفندها، می توان ترکیب یک کانی پیچیده را تنها یک بار در صد مورد تعیین کرد.

جالب است!به دلیل توانایی اتم ها و مولکول ها در ساطع نور یک رنگ خاصروشی برای تعیین ترکیب مواد ایجاد شد که به آن می گویند تحلیل طیفی. دانشمندان طیفی را که یک ماده از خود ساطع می کند مطالعه می کنند، مثلاً وقتی می سوزد، آن را با طیف عناصر شناخته شده مقایسه می کنند و بنابراین ترکیب آن را تعیین می کنند.

سیاه تر از سیاه

شکل 1 - مدل بدنه کاملا مشکی.

نوری که از سوراخ وارد می شود پس از بازتاب های مکرر کاملا جذب می شود و قسمت بیرونی سوراخ کاملا سیاه به نظر می رسد. حتی اگر مکعب را سیاه رنگ کنیم، سوراخ سیاه‌تر از مکعب سیاه می‌شود. این سوراخ خواهد بود بدنه کاملا مشکی. که در به معنای واقعی کلمهکلام، سوراخ یک بدن نیست، بلکه تنها است به وضوح نشان می دهدما بدنی کاملا سیاه داریم.
همه اجسام گرما ساطع می کنند (تا زمانی که دمای آنها بالاتر از صفر مطلق باشد که 273.15- درجه سانتیگراد است)، اما هیچ جسمی ساطع کننده حرارت کامل نیست. برخی از اجسام گرما را بهتر منتشر می کنند، برخی دیگر بدتر، و همه اینها به این بستگی دارد شرایط مختلفمحیط. بنابراین از مدل بدنه مشکی استفاده می شود. یک بدنه کاملا مشکی است ساطع کننده حرارت ایده آل. ما حتی می توانیم رنگ یک بدن کاملا سیاه را در صورت گرم شدن مشاهده کنیم و رنگی که خواهیم دید، بستگی دارد چه دماییما گرمش کنیمبدنه کاملا مشکی ما به مفهوم دمای رنگ نزدیک شده ایم. به شکل 2 نگاه کنید.

شکل 2 - رنگ یک جسم کاملا سیاه بسته به دمای گرمایش.

الف) یک جسم کاملاً سیاه وجود دارد، ما اصلاً آن را نمی بینیم. دما 0 کلوین (273.15- درجه سانتیگراد) - صفر مطلق، عدم وجود هرگونه تشعشع.
ب) "شعله فوق العاده قدرتمند" را روشن کنید و شروع به گرم کردن بدن کاملا سیاه ما کنید. دمای بدن از طریق گرم کردن به 273 کلوین افزایش یافت.
ج) کمی بیشتر گذشت و ما قبلاً یک درخشش قرمز کم رنگ از یک جسم کاملاً سیاه را می بینیم. دما به 800K (527 درجه سانتیگراد) افزایش یافت.
د) درجه حرارت به 1300 کلوین (1027 درجه سانتیگراد) افزایش یافت، بدن به دست آورد رنگ قرمز روشن. شما می توانید درخشش همان رنگ را هنگام گرم کردن برخی از فلزات مشاهده کنید.
ه) بدن تا 2000 کلوین (1727 درجه سانتیگراد) گرم شده است که مربوط به درخشش نارنجی است. زغال‌های داغ در آتش، برخی فلزات هنگام گرم شدن و شعله شمع هم رنگ هستند.
و) دما در حال حاضر 2500K (2227 درجه سانتیگراد) است. درخشش در این دما زرد می شود. دست زدن به چنین بدنی با دست بسیار خطرناک است!
ز) رنگ سفید - 5500K (5227 درجه سانتیگراد)، همان رنگ درخشش خورشید در ظهر.
h) رنگ آبی درخشش - 9000K (8727 درجه سانتیگراد). در واقع، دستیابی به چنین دمایی با حرارت دادن با شعله غیرممکن خواهد بود. اما چنین آستانه دمایی در راکتورهای گرما هسته ای، انفجارهای اتمی کاملاً قابل دستیابی است و دمای ستارگان در جهان می تواند به ده ها و صدها هزار کلوین برسد. ما فقط می توانیم همان رنگ آبی نور را ببینیم، به عنوان مثال، در لامپ های ال ای دی، اجرام آسمانی یا دیگر منابع نوری. رنگ آسمان در هوای صاف تقریباً یک رنگ است با جمع بندی تمام موارد فوق می توان تعریف روشنی از دمای رنگ ارائه داد. دمای رنگارنگدمای جسم سیاهی است که در آن تشعشعاتی هم رنگ با تابش مورد نظر ساطع می کند. به بیان ساده، 5000K رنگی است که یک جسم سیاه وقتی تا 5000K گرم می شود، به آن تبدیل می شود. دمای رنگ نارنجی 2000K است، به این معنی که یک جسم کاملا سیاه باید تا دمای 2000K گرم شود تا درخشش نارنجی پیدا کند.
اما رنگ درخشش یک جسم داغ همیشه با دمای آن مطابقت ندارد. اگر شعله اجاق گازدر آشپزخانه رنگ آبی-آبی، این بدان معنا نیست که دمای شعله بالاتر از 9000K (8727 درجه سانتیگراد) است. آهن مذاب در حالت مایع خود دارای رنگ زرد نارنجی است که در واقع مطابق با دمای آن است که تقریباً 2000K (1727 درجه سانتیگراد) است.

رنگ و دمای آن

شکل 3 - دمای رنگ لامپ های زنون خودرو.

شکل 4 - دمای رنگ لامپ های فلورسنت.

در ویکی پدیا مقادیر عددی برای دمای رنگ منابع نور رایج پیدا کردم:
800 K - آغاز درخشش قرمز تیره قابل مشاهده اجسام داغ.
1500-2000 K - نور شعله شمع؛
2200 K - لامپ رشته ای 40 وات؛
لامپ رشته ای 2800 K - 100 وات (لامپ خلاء).
3000 K - لامپ رشته ای 200 وات، لامپ هالوژن؛
3200-3250 K - لامپ های فیلم معمولی؛
3400 K - خورشید در افق است.
4200 K - لامپ فلورسنت (نور سفید گرم)؛
4300-4500 K - آفتاب صبحگاهی و آفتاب هنگام ناهار.
4500-5000 K - لامپ قوس زنون، قوس الکتریکی؛
5000 K - خورشید در ظهر؛
5500-5600 K - فلاش عکس;
5600-7000 K - لامپ فلورسنت؛
6200 K - نزدیک به نور روز؛
6500 K - منبع استاندارد نور سفید در روز، نزدیک به نور خورشید ظهر؛ 6500-7500 K - ابری؛
7500 K - نور روز، با سهم زیادی از نور پراکنده از یک آسمان آبی روشن.
7500-8500 K - گرگ و میش؛
9500 K - آبی آسمان صافدر سمت شمال قبل از طلوع آفتاب؛
10000 K - منبع نور "دمای نامحدود" مورد استفاده در آکواریوم های صخره ای (رنگ آبی شقایق).
15,000 K - آسمان آبی روشن در زمستان;
20000 K - آسمان آبی در عرض های جغرافیایی قطبی.
دمای رنگ است ویژگی های منبعسوتا. هر رنگی که می بینیم دمای رنگی دارد و فرقی نمی کند چه رنگی باشد: قرمز، زرشکی، زرد، بنفش، بنفش، سبز، سفید.
آثاری در زمینه مطالعه تابش حرارتی یک جسم سیاه متعلق به بنیانگذار فیزیک کوانتومی، ماکس پلانک است. در سال 1931، در جلسه هشتم کمیسیون بین المللی روشنایی (CIE، که اغلب به عنوان CIE در ادبیات نوشته می شود)، پیشنهاد شد. مدل رنگ XYZ. این مدلیک نمودار رنگی است. مدل XYZ در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 - نمودار رنگی XYZ.

مقادیر عددی X و Y مختصات رنگ را در نمودار مشخص می کنند. مختصات Z روشنایی رنگ را تعیین می کند در این مورددخیل نیست، زیرا نمودار به صورت دو بعدی ارائه شده است. اما جالب ترین چیز در این شکل منحنی پلانک است که دمای رنگ رنگ ها را در نمودار مشخص می کند. بیایید نگاهی دقیق تر به آن در شکل 6 بیندازیم.

شکل 6 - منحنی پلانک

منحنی پلانک در این شکل اندکی کوتاه شده و "کمی" معکوس شده است، اما می توان از آن چشم پوشی کرد. برای فهمیدن دمای رنگ یک رنگ، کافی است خط عمود را تا نقطه مورد نظر (منطقه رنگ) گسترش دهید. خط عمود، به نوبه خود، چنین مفهومی را مشخص می کند جانبداری- درجه انحراف رنگ به سبز یا بنفش. کسانی که با مبدل های RAW کار کرده اند، پارامتری به عنوان Tint را می شناسند - این افست است. شکل 7 پانل تنظیم دمای رنگ را در مبدل های RAW مانند Nikon Capture NX و Adobe CameraRAW نشان می دهد.

شکل 7 - پنل تنظیم دمای رنگ برای مبدل های مختلف.

زمان آن فرا رسیده است که به چگونگی تعیین دمای رنگ نه تنها برای یک رنگ، بلکه در کل عکس نگاه کنیم. برای مثال، یک منظره روستایی در یک بعد از ظهر آفتابی صاف را در نظر بگیرید. کی دارد تجربه عملیدر عکاسی، می داند که دمای رنگ در ظهر خورشیدی تقریباً 5500K است. اما تعداد کمی از مردم می دانند که این رقم از کجا آمده است. 5500K دمای رنگ است کل مرحله، یعنی کل تصویر در نظر گرفته شده (تصویر، فضای اطراف، مساحت سطح). به طور طبیعی، یک تصویر از رنگ های جداگانه تشکیل شده است و هر رنگ دارای دمای رنگ خاص خود است. آنچه به دست می آورید: آسمان آبی (12000K)، شاخ و برگ درختان در سایه (6000K)، چمن در فضای آزاد (2000K)، انواع مختلفپوشش گیاهی (3200K - 4200K). در نتیجه، دمای رنگ کل تصویر برابر با مقدار متوسط ​​همه این مناطق، یعنی 5500K خواهد بود. شکل 8 این را به وضوح نشان می دهد.

شکل 8 - محاسبه دمای رنگ صحنه گرفته شده در یک روز آفتابی.

مثال زیر در شکل 9 نشان داده شده است.

شکل 9 - محاسبه دمای رنگ صحنه فیلمبرداری شده در غروب خورشید.

تصویر یک جوانه گل قرمز را نشان می دهد که به نظر می رسد از آن رشد می کند غلات گندم. این عکس در تابستان در ساعت 22:30 و زمانی که خورشید در حال غروب بود گرفته شده است. این تصویر تحت سلطه است تعداد زیادی ازرنگ‌ها از نظر تن رنگ زرد و نارنجی هستند، اگرچه رنگ آبی در پس‌زمینه با دمای رنگ تقریباً 8500K وجود دارد، اما یک رنگ سفید تقریبا خالص با دمای 5500K نیز وجود دارد. من فقط 5 رنگ اصلی را در این تصویر گرفتم، آنها را با نمودار رنگی مطابقت دادم و میانگین دمای رنگ کل صحنه را محاسبه کردم. این البته تقریباً اما درست است. در مجموع 272816 رنگ در این تصویر وجود دارد و هر رنگ دمای رنگ خود را دارد. اگر میانگین همه رنگ ها را به صورت دستی محاسبه کنیم، در عرض چند ماه می توانیم مقداری را بدست آوریم که حتی از من دقیق تر است. محاسبه شد. یا می توانید برنامه ای بنویسید که محاسبه کند و خیلی سریعتر جواب بگیرد. بیایید ادامه دهیم: شکل 10.

شکل 10 - محاسبه دمای رنگ سایر منابع روشنایی

مجریان برنامه‌های نمایشی تصمیم گرفتند ما را با محاسبات دمای رنگ سنگین نکنند و فقط دو منبع روشنایی ایجاد کردند: یک نورافکن که نور روشن سفید-سبز ساطع می‌کند و یک نورافکن که با نور قرمز می‌درخشد و همه چیز با دود رقیق شده بود... اوه، خوب، بله - و آنها یک ارائه دهنده را به جلو نصب کردند. دود شفاف است بنابراین نور قرمز نورافکن را به راحتی عبور می دهد و خود قرمز می شود و دمای رنگ قرمز ما طبق نمودار 900K است. دمای نورافکن دوم 5700K است. میانگین بین آنها 3300K است. قسمت های باقی مانده از تصویر را می توان نادیده گرفت - آنها تقریبا سیاه هستند و این رنگ حتی روی منحنی پلانک در نمودار نمی افتد، زیرا تابش مرئی اجسام داغ از حدود 800K شروع می شود (قرمز). رنگ). صرفاً از نظر تئوری، می توان دما را برای آن فرض کرد و حتی محاسبه کرد رنگهای تیره، اما ارزش آن در مقایسه با همان 5700K ناچیز خواهد بود.
و آخرین تصویر در شکل 11.

شکل 11 - محاسبه دمای رنگ صحنه گرفته شده در عصر.

عکس گرفته شده عصر تابستانبعد از غروب آفتاب دمای رنگ آسمان در ناحیه تن رنگ آبی در نمودار قرار دارد که مطابق با منحنی پلانک، دمای تقریباً 17000K مطابقت دارد. پوشش گیاهی ساحلی سبز دارای دمای رنگی در حدود 5000K و ماسه با جلبک دارای دمای رنگ حدود 3200K است. مقدار متوسط ​​همه این دماها تقریباً 8400K است.

تعادل رنگ سفید

شکل 12 - حالت های تنظیم تعادل رنگ سفید در دوربین عکاسی (دوربین فیلمبرداری).

بلافاصله باید گفت که رنگ سفید اجسام را می توان به دست آورد اگر استفاده از منبع سوتابا دمای رنگ 5500 هزار(این می تواند باشد نور خورشید، فتوفلش، سایر روشن کننده های مصنوعی) و اگر خود آنها در نظر گرفته شوند اشیاء سفید (تمام تابش نور مرئی را منعکس می کند). در موارد دیگر، رنگ سفید فقط می تواند نزدیک به سفید باشد. به شکل 13 نگاه کنید. این نمودار همان نمودار رنگی XYZ را نشان می دهد که اخیراً به آن نگاه کردیم و در مرکز نمودار یک نقطه سفید وجود دارد که با یک ضربدر مشخص شده است.

شکل 13 - نقطه سفید.

نقطه علامت گذاری شده دارای دمای رنگ 5500K است و مانند سفید واقعی، مجموع تمام رنگ های طیف است. مختصات آن x = 0.33 و y = 0.33 است. این نقطه نامیده می شود نقطه انرژی برابر. نقطه سفید. به طور طبیعی، اگر دمای رنگ منبع نور 2700K باشد، نقطه سفید حتی نزدیک نیست، در مورد چه نوع رنگ سفیدی می توان صحبت کرد؟ هیچ وقت گلهای سفید در آنجا وجود نخواهد داشت! در این مورد، فقط هایلایت ها می توانند سفید باشند. نمونه ای از چنین مواردی در شکل 14 نشان داده شده است.

شکل 14 - دمای رنگ های مختلف.

تعادل رنگ سفید- این مقدار را تنظیم می کند دمای رنگبرای کل تصویر در نصب صحیحرنگ هایی را دریافت خواهید کرد که با تصویری که می بینید مطابقت دارند. اگر رنگ‌های آبی و فیروزه‌ای غیرطبیعی بر تصویر به دست می‌آیند، به این معنی است که رنگ‌ها به اندازه کافی گرم نشده‌اند، دمای رنگ صحنه بسیار پایین تنظیم شده است، باید افزایش یابد. اگر رنگ قرمز بر کل تصویر غالب باشد، رنگ ها "بیش از حد گرم" شده اند، دما خیلی بالا تنظیم شده است، لازم است آن را کاهش دهید. نمونه ای از این شکل 15 است.

شکل 15 – نمونه ای از تنظیمات صحیح و نادرست دمای رنگ

دمای رنگ کل صحنه به صورت محاسبه می شود میانگیندرجه حرارت همه رنگ هاتصویر داده شده، بنابراین در مورد منابع نور مختلط یا بسیار متفاوت است تن رنگرنگ ها، دوربین محاسبه خواهد کرد دمای میانگین، که همیشه درست نیست.
مثالی از یکی از این محاسبات نادرست در شکل 16 نشان داده شده است.

شکل 16 - عدم دقت اجتناب ناپذیر در تنظیم دمای رنگ

دوربین نمی تواند تفاوت های واضح در روشنایی را درک کند عناصر منفردتصاویر و دمای رنگ آنها با دید انسان یکی است. بنابراین، برای اینکه تصویر تقریباً مشابه چیزی باشد که هنگام گرفتن آن دیدید، باید به صورت دستی آن را مطابق با ادراک بصری خود تنظیم کنید.

این مقاله بیشتر برای کسانی است که هنوز با مفهوم دمای رنگ آشنا نیستند و مایلند بیشتر بدانند. مقاله شامل پیچیده نیست فرمول های ریاضیو تعاریف دقیق برخی از اصطلاحات فیزیکی. با تشکر از نظرات شما که در نظرات نوشتید، اصلاحات کوچکی در برخی از پاراگراف های مقاله انجام دادم. بابت هرگونه نادرستی پوزش می طلبم.

در شرایط آزمایشگاهی امکان دستیابی به آتش بی رنگ وجود دارد که تنها با ارتعاش هوا در ناحیه احتراق قابل تشخیص است. آتش خانگی همیشه "رنگی" است. رنگ آتش عمدتاً با دمای شعله و چه چیزی تعیین می شود مواد شیمیاییدر آن می سوزند. حرارتشعله اجازه می دهد تا اتم ها برای مدتی به بالاتر بپرند حالت انرژی. هنگامی که اتم ها به حالت اولیه خود باز می گردند، نور را با طول موج مشخصی ساطع می کنند. این با ساختار پوسته های الکترونیکی یک عنصر مشخص مطابقت دارد.

معروف آبیدرخششی که در هنگام سوختن گاز طبیعی دیده می شود ناشی از مونوکسید کربن است که این سایه را ایجاد می کند. مونوکسید کربنکه مولکول آن از یک اتم اکسیژن و یک اتم کربن تشکیل شده است، محصول جانبی احتراق گاز طبیعی است.

سعی کنید روی مشعل اجاق گاز کمی نمک بپاشید - زبانه های زرد در شعله ظاهر می شوند. این شعله زرد نارنجینمک های سدیم بدهید (الف نمک، به یاد داشته باشید، این کلرید سدیم است). چوب سرشار از چنین نمک هایی است، بنابراین یک آتش سوزی معمولی جنگل یا کبریت های خانگی با شعله زرد می سوزد.

مس شعله را می دهد سبزسایه. با محتوای مس زیاد در ماده قابل احتراق، شعله دارای رنگ سبز روشن، تقریباً یکسان با سفید است.

باریم، مولیبدن، فسفر و آنتیموان نیز رنگ سبز و سایه های آن را به آتش می دهند. که در آبیسلنیوم شعله را رنگ می کند و در سبز آبی- بور شعله قرمز لیتیوم، استرانسیوم و کلسیم می دهد، شعله بنفش پتاسیم می دهد و رنگ زرد-نارنجی وقتی سدیم می سوزد بیرون می آید.

دمای شعله هنگام سوزاندن برخی مواد:

آیا میدانستید...

با توجه به خاصیت اتم ها و مولکول ها برای ساطع نور با رنگ خاص، روشی برای تعیین ترکیب مواد ایجاد شد که به نام تحلیل طیفی. دانشمندان طیفی را که یک ماده از خود ساطع می کند مطالعه می کنند، مثلاً وقتی می سوزد، آن را با طیف عناصر شناخته شده مقایسه می کنند و بنابراین ترکیب آن را تعیین می کنند.