Ateş, evinizi bir saatten daha kısa sürede yok edebilir ve tüm bir ormanı kül ve yanmış odun yığınına dönüştürebilir. Neredeyse sınırsız yıkıcı güce sahip korkunç bir silahtır. Tabii bunların yanında bize yemek pişirme, metal aletler üretme, çömlek yapma, tuğlaları sertleştirme ve elektrik santrallerini çalıştırma imkanı verdi. Şüphesiz ki insanlık için en önemli şeylerden biridir. Ama tam olarak nedir?
Eski Yunanlılar ateşi, hava, su, toprak gibi evrendeki en önemli unsurlardan görüyordu. Fakat ateş bunlardan tamamen farklıdır. Hava, su ve toprağın her formu maddedir. Bir araya toplanmış milyonlarca ve milyonlarca atomdan oluşurlar. Ateş ise aslında bir madde değildir; madde değiştiren maddenin görünür, somut bir şeklidir, kimyasal tepkimenin bir parçasıdır. Peki bu reaksiyon nasıl ısı ve ışık oluşturur?
Tipik olarak yangın, atmosferdeki oksijen ile bir tür yakıt (örneğin odun veya benzin) arasındaki kimyasal reaksiyondan oluşur. Tabii ki, odun ve benzin sırf oksijenle çevrili oldukları için kendiliğinden alev almazlar. Yanma reaksiyonunun gerçekleşmesi için yakıtı tutuşma sıcaklığına kadar ısıtmanız gerekir. Ve ateş üçgeni olarak bilinen üç bileşene ihtiyaç vardır; yeterli ısı, yakıt ve oksijen. Bunlardan biri ortadan kaldırılırsa yanma ve yangın kontrol edilip, durdurulır. Örneğin tipik bir odun ateşindeki olaylar dizisini inceleyelim;
Ahşabın bir ısı kaynağı ile 300 °C’ye ulaşması ile ısı, ahşabı oluşturan selüloz malzemenin bir kısmını ayrıştırır. Ayrışan materyalin bir kısmı uçucu gazlar olarak açığa çıkar. Bu gazları duman olarak biliyorsunuz. Duman, hidrojen, karbon ve oksijen bileşikleridir. Malzemenin geri kalanını, neredeyse saf karbon olan kömür ve ahşabın tüm yanmayan mineralleri olan kül (kalsiyum, potasyum vb.) oluşturur. Ahşabın gerçek yanması daha sonra iki ayrı reaksiyonla gerçekleşir:
-Uçucu gazlar yeterince sıcak olduğunda (odun için yaklaşık 260 °C), bileşik moleküller parçalanır ve atomlar oksijenle yeniden birleşerek su, karbondioksit ve diğer ürünleri oluşturur. Yani, yanarlar.
-Kömürdeki karbon da oksijenle birleşir ve bu çok daha yavaş bir reaksiyondur. Bu nedenle mangalda bulunan odun kömürü uzun süre sıcak kalabilir.
Bu kimyasal reaksiyonların yan etkisi çok fazla ısı açığa çıkarmasıdır. Yangındaki kimyasal reaksiyonların yeni ısı oluşturması, yangını sürdüren unsurdur. Bazı yakıtlar ise tek adımda yanar. Benzin buna iyi bir örnektir. Isı benzini buharlaştırır ve hepsi uçucu bir gaz olarak yanar.
Isındıkça, yükselen karbon atomları (diğer materyallerin atomlarının yanı sıra) ışık yayar. Bu “ısı ışık üretir” özelliğine “akkorluk” denir ve bir ampulde ışığın oluşumu da aynı mantıktadır. Görünür aleve neden olan budur. Bir kimyasal reaksiyon sırasında yeterli oksijen yoksa, eksik yanma meydana gelir ve karbon (C) ve karbon monoksit (CO) ile su ve karbondioksit gibi ürünler üretilir. Eksik yanma sırasında tam yanmaya göre daha az ısı enerjisi açığa çıkar. Tamamlanmamış yanmada, yanan alev tipik olarak sarı veya turuncudur ve duman vardır.
Sadece bazı bileşikler bu şekilde kolayca parçalanır ve yeniden birleşir – çeşitli atomların doğru şekilde birbirine çekilmesi gerekir- . Örneğin suyu kaynattığınızda buhar gaz halini alır ancak bu gaz havadaki oksijenle reaksiyona girmez. Bir su molekülündeki iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu ile bir oksijen molekülündeki iki oksijen atomu arasında yeterince güçlü bir çekim yoktur, bu nedenle su bileşiği parçalanmaz ve yeniden birleşmez.
Alevdeki tüm sıcak gazlar, çevredeki havadan çok daha sıcaktır (ve daha az yoğundur), bu nedenle daha düşük basınca doğru yani yukarı hareket ederler. Yangının tipik olarak yukarı doğru yayılmasının nedeni budur ve ayrıca alevlerin daima tepede “sivrilmesinin” nedeni de budur. Mikro yerçekimi ortamında bir ateş yakacak olsaydınız, mesela uzay mekiğinin güvertesinde, bir küre oluşurdu.
Kaynak: How Fire Works