Пламя

(хим.). — Из химических реакций, встречающихся в обыкновенной жизни, всегда возбуждали большой интерес реакции, сопровождающиеся выделением значительного количества тепла и света. Сюда относятся явления горения, некоторые случаи разложения и пр. Относительно всех этих случаев говорят, что образуется "огонь". Иногда появление "огня" сопровождается новым явлением — образованием "пламени". П. наблюдается вообще в тех случаях, когда благодаря выделившемуся при реакции теплу начинают светиться пары или газы, принимающие то или другое участие в реакции. Свойства их и определяют характер П. Этим объясняется образование пламени при горении на воздухе дерева, керосина и тому подобных веществ, так как все они при температуре горения выделяют газообразные продукты, которые, собственно, и подвергаются процессу горения. По этой же причине железо горит без пламени, так как ни оно, ни продукт его горения не летучи в этих условиях (хотя у поверхности его и находится слой сильно накаленного воздуха, но по его незначительности и по слабой светимости его не заметно). Изучением свойств П. (главным образом в явлениях горения, на чем мы и остановимся) в текущем столетии занимались многие ученые (Дэви, Фарадей, С. К. Девиль, Франкланд и др.); оно имеет как теоретический интерес, так и практический, так как с ним связано множество вопросов, имеющих большое значение в технике, напр., для освещения, для металлургических процессов и пр. П. какого-либо тела в различных частях вообще имеет обыкновенно различные свойства; для получения однородного пламени нужно, чтобы горючее тело образовало однородную смесь с воздухом, в обыкновенных же условиях, напр., при горении свечи, лампы, дерева и пр., этого не бывает. Рассматривая, напр., П. стеариновой свечи, мы видим внутри у самой светильни темный конус — это постоянно образующиеся тяжелые пары веществ, пропитывающих светильню, смешанные с продуктами разложения. Температура здесь благодаря постоянному испарению невелика. Темный конус окружен светлым конусом, где происходит самый энергичный процесс горения; наконец, замечается третий, едва заметный, внешний конус — здесь в избытке кислорода догорает все то, что не успело сгореть раньше (подробности и рис. П. см. Паяльная трубка, Горение). П. бывает обыкновенно вытянуто по вертикальному направлению благодаря тому, что накаленные газы легче воздуха и поднимаются вверх, но ему можно придать какой угодно наклон, устраивая искусственную тягу или дутье (см., например, Паяльная трубка). Форму и величину пламени при прочих равных условиях можно изменить, увеличивая или уменьшая приток воздуха или содержание в нем кислорода. Если, напр., горящую свечу внести в атмосферу, бедную кислородом, то П. вытягивается, так как горючие пары успеют пройти дальше прежде, чем найдут достаточное количество кислорода для своего сгорания, и пр. П. можно изменить также, изменяя скорость обращения в пар горящего тела, например, увеличивая или уменьшая поверхность испарения или температуру его и пр. Температура пламени зависит от степени перемешивания горящих паров с воздухом. Наивысшая температура получается тогда, когда горючие пары или газы являются тесно смешанными с таким количеством воздуха, которое только необходимо для их полного сжигания; избыток воздуха вреден, так как для нагревания его должно расходоваться тепло. С другой стороны, здесь играет роль темп. взятого воздуха, так как, если взять воздух холодный, то должно быть затрачено некоторое количество тепла, чтобы нагреть его до той темп., при которой он может вступить в реакцию; поэтому для получения наиболее высоких температур, напр., при металлургических процессах, воздух предварительно прогревают. Понятно также, что замена воздуха кислородом должна увеличить темп. пламени. Химические реакции, которые производятся П., бывают различны и зависят как от его темп., так и от его состава. В одних случаях важно тепло, в нем находящееся, напр., для разного рода плавок, перегонок и множества операций, требующих высокой темп.; в других — оно само своими составными частями принимает участие в реакции. Если в П. находится избыток кислорода, то при своей высокой темп. оно является энергичным окислителем; если же П. является результатом неполного горения, содержит, напр., окись углерода, водород, углеводороды и пр., то, наоборот, представляет энергичный восстановитель. Присутствие сернистого газа, как это иногда бывает, сказывается в образовании сернистых соединений, сернокислых и пр. Один из вопросов, который наиболее занимал ученых при изучении П., это — напряженность его света. Известно, что одно пламя является очень бледным, почти незаметным, напр., пламя водорода, спирта и пр., тогда как другое, напр., ацетиленовое, необыкновенно ярко, ослепительно. Дэви, основываясь на том факте, что введением порошков нелетучих тел можно значительно увеличить силу света пламени, высказал мысль, что и вообще свет пламени зависит от присутствия в нем твердых частичек, которые являются или как продукт разложения горящего тела (напр., при горении свечи, масла, дерева — это частички угля), или как продукт горения (напр., при горении магния — магнезия). Интенсивность света пламени должна зависеть от количества этих частичек, их температуры и от их лучеиспускательной способности. Применяясь к мысли Дэви, являлся понятным тот факт, что водород или окись углерода горят почти бесцветным пламенем. С другой стороны, простой опыт, казалось, нагляднейшим образом показывает на присутствие, напр., частичек угля в горящей свече. Именно достаточно ввести в П. холодный предмет, как он тотчас покрывается сажей. Мнение Дэви держалось продолжительное время. Только в конце 60-х годов Франкланд показал, что явление не так просто, как казалось раньше. Прежде всего, он нашел, что если водород или окись углерода горят в сжатом кислороде (до 20 атм.), то пламя становится блестящим; то же происходит и с пламенем спирта; затем он указал, что мышьяк горит в кислороде ослепительно ярким П., между тем как сам мышьяк и мышьяковистая кислота кипят при 200°, и потому невозможно допустить их существование при горении в твердом виде. То же можно сказать и относительно фосфора. Франкланд указывает, что выделяющаяся на холодном предмете сажа не является чистым углеродом, а всегда содержит водород (она есть как бы углеводород). Из своих опытов он выводит заключение, что свет пламени зависит от присутствия в нем накаленных тяжелых паров или газов, лучеиспускательная способность которых значительно возрастает с плотностью.

С. П. Вуколов. Δ.