A natureza física da chama

O fogo exerce um efeito mágico sobre nós. Notamos esse mesmo efeito quando nos sentamos perto de uma fogueira. Há algo nas chamas que nos atrai, que nos hipnotiza, que nos deixa estáticos e em silêncio, interioriza-nos. Por outro lado o fogo também tem o poder de agregar humanos em ser redor, e da mesma maneira que nos faz visitar o nosso interior também nos conduz ao entusiasmo, induz-nos à comunicação, às representações artísticas e daí à amizade, à fraternidade, à concórdia, à convivência, ao exercício da harmonia, ao exercício do Ser-se Humano.

O fogo participa em inúmeros mitos, os mais conhecidos retractam-no como um poder que foi roubado aos deuses e cedido em certa altura à humanidade.

Ao contrário dos animais, o homem não o teme e desde há muito que nele encontrou simbolicamente semelhança com o seu próprio poder interior, com a sua essência, com o seu Eu, com o poder que está na raiz de todo o cosmos. O fogo é uma figura principal desde os inícios da nossa actual humanidade, usado como símbolo para representar a dimensão mais elevada do universo e do ser humano, assim, surge como representação do espiritual, do divino. Os hindus viram nele o Deus Agni. Os egípcios representaram-no como Ptah e os gregos como Prometeu. O fogo participa em inúmeros mitos, os mais conhecidos retractam-no como um poder que foi roubado aos deuses e cedido em certa altura à humanidade. O fogo foi ainda perpetuado em monumentos, que foram chamados de pirâmides .

Mas, qual a sua natureza, essa que os nossos sentidos físicos captam?

 

 

O mais se evidencia no fogo é a existência de uma chama e daquilo que a alimenta, ou seja, o combustível. Mas para que o fogo ocorra tem de existir um terceiro interveniente, o oxigénio. Genericamente, um fogo é a combinação de calor, de combustível e de um agente de oxidação, sendo o mais comum o oxigénio.

Quimicamente o fogo é definido como uma reacção de oxidação.

Para que ocorra uma ignição, o aparecimento da chama, temos de fornecer uma certa quantidade inicial de energia ao combustível de forma a podermos elevá-lo à sua temperatura crítica. Nesse momento critico a excitação molecular é tal que se quebram ligações ficando o combustível susceptível a reagir com o oxigénio, iniciando-se assim o processo de combustão. Se desta excitação molecular resultar a volatilização de moléculas, capazes de reagir com o oxigénio, a reacção “abandonará o corpo” ou seja o combustível e irá ocorrer no ar então aparecerá uma chama. Quimicamente o fogo é definido como uma reacção de oxidação.

Esta reacção com o oxigénio vai libertar uma enorme quantidade de energia térmica por si só capaz de manter a continuidade do processo, substituindo a fonte inicial de ignição. O fogo irá alimentar-se a ele próprio até que se esgote ou o combustível, ou o oxigénio ou o calor.

Do fogo destaca-se, para além da enorme energia térmica que liberta, a chama, esse “algo” colorido produtor de luz. Tentemos compreender um pouco melhor a natureza da chama. Dissemos anteriormente que tem origem numa reacção de moléculas volatilizadas com o oxigénio. Esta reacção, também como dissemos, gera enormes quantidades de energia, a suficiente para produzir excitações atómicas que provocam saltos quânticos de electrões de níveis energéticos de menor energia para níveis superiores de energia.

fogo1

Figura 1- A azul e a vermelho encontramos orbitais atómicas no seu estado normal. A verde encontramos orbitais atómicas que resultam da excitação do átomo pela energia incidente a amarelo. A onda a laranja representa a libertação de um fotão pelo retorno a um estado energético original.

 

No entanto, o tempo de vida de um átomo num estado excitado não é muito longo, assim, quase de imediato os electrões que saltaram para níveis de energia superiores retomam aos níveis iniciais. Neste processo de retorno emitem um fotão. Este fotão é uma partícula de “luz” e possui uma cor que está directamente relacionada com a diferença energética entre os níveis de energia normal e excitado. Este processo é repetido por milhões e milhões de átomos e o resultado é o fenómeno que comummente chamamos de chama.

Figura 2 – Representa o retorno de um electrão ao nível inicial depois de uma excitação. Neste processo emite um fotão (luz)

Figura 2 – Representa o retorno de um electrão ao nível inicial depois de uma excitação. Neste processo emite um fotão (luz)

 

vela

Figura 3 – Vela a arder

 

Para terminar analisemos em exemplo, a chama de uma vela.

Os constituintes básicos de uma vela são hidrocarbonetos ou seja átomos de hidrogénio e carbono.

Quando acendemos a vela com um fosforo, com um isqueiro, ou com outra qualquer fonte de energia, excitamos de imediato as moléculas do pavio as da cera que se encontram na imediação. A temperatura do agente de ignição leva a quebras moleculares e à volatilização de carbonos e de hidrogénios. Estas moléculas vão por sua vez reagir com o oxigénio do ar produzindo calor, vapor de água, dióxido de carbono e luz. O calor produzido pela reacção de oxidação é tal que alimentará a combustão da vela.

Formada a chama também vamos notar que ela não apresenta a mesma cor. Ela apresenta tons de amarelo no topo, laranja, vermelho e castanho no corpo médio e azuis na base. Esta diferença nas cores resulta sobretudo da quantidade de oxigénio presente em cada zona. Quanto mais oxigénio existir, mais energética é a reacção, ou seja, mais calor se produz e por consequência as excitações atómicas ocorrem para níveis energéticos superiores. No retorno ao estado inicial, libertam-se por sua vez fotões mais energéticos. Na nossa chama, a zona mais energética é assinalada pela cor azul, ou seja, os fotões azuis são mais energéticos que qualquer um dos outros da restante chama. Nesta zona azul, a temperatura atinge perto dos 1400 °C ao passo que as zonas escuras (laranjas, castanhos, vermelhos), pobres em oxigénio, possuem temperaturas que rondam os 1000 °C e a cor amarela possui uma temperatura inferior 1200 °C.

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