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Solución:
Solución 1:
Aunque el fuego es uno de los elementos clásicos griegos, es el único que no es materia en nuestro entendimiento actual. Lo que experimentamos como fuego es la energía (en forma de luz y calor) emitida por la combustión exotérmica de (generalmente) materiales orgánicos, como la madera. Las grandes cantidades de energía térmica liberada por la combustión a menudo hacen que los gases del fuego se incandescen, es decir, parte de la energía cinética producida por el fuego se convierte en radiación electromagnética que vemos (visible) y sentimos (infrarrojos).
La reacción química para la combustión es bastante simple. Tomemos, por ejemplo, la combustión de n-octano $ ce C8H18 $, que produce más de 5 MJ de energía por mol durante la combustión (de webbook.nist.gov).
$$ ce 2C8H18 + 25O2-> 16CO2 + 18H2O space space Delta_cH ^ o = -5430 text kJ / mol $$
La combustión de la madera es más compleja. La mayor parte de la masa orgánica de madera seca muerta es lignina y celulosa. La lignina es un copolímero altamente reticulado de alcohol p-coumaril, $ ce C9H10O2 $, alcohol de coniferilo, $ ce C10H12O3 $, y alcohol sinapílico, $ ce C11H14O4 $. La celulosa es un polímero lineal de glucosa, con fórmula $ ce (C6H10O5) _ n $.
Las diferentes especies tendrán diferentes proporciones de lignina a celulosa, diferentes densidades de entrecruzamiento en la lignina y diferentes proporciones de cumarilo a coniferilo a alcoholes sinapílicos. La fórmula para la lignina podría expresarse entonces como $ ce (C9H10O2) _ x cdot ce (C10H12O3) _ y cdot ce (C11H14O4) _ z $.
La ecuación de la reacción de combustión de la celulosa es: $$ ce (C6H10O5) _ n + 6n ce O2 -> + 6n ce CO2 + 5n ce H2O $$
Dado que la lignina es más compleja, su ecuación de combustión es más compleja: $$ 2[ce(C9H10O2)_x cdot ce(C10H12O3)_y cdot ce(C11H14O4)_z]+ (21x + 23y + 25z) ce O2 \ ce -> (18x + 20y + 22z) ce CO2 + (10x + 12y + 14z) ce H2O $$
Y asumiendo la composición variable de la madera como una proporción (A: B) de celulosa a lignina, la reacción de combustión general se convierte en la siguiente monstruosidad:
$$ A ce (C6H10O5) _ n + 2B[ce(C9H10O2)_x cdot ce(C10H12O3)_y cdot ce(C11H14O4)_z]+[6An+B(21x+23y+25z)] ce O2 \ ce ->[6An+B (18x+20y+22z)] ce CO2 +[5An+B(10x+12y+14z)] ce H2O $$
Dado el número de variables ($ A, B, n, x, y, z $), el $ Delta_cH ^ o $ para esta reacción es difícil de determinar (pero no imposible, asumiendo que conocemos algunos datos de referencia termoquímicos). Cualquiera que sea su valor, es lo suficientemente exotérmico como para inducir incandescencia.
Solucion 2:
Las reacciones químicas de un “fuego típico” que utiliza madera como materia inflamable son extremadamente complejas y no se conocen en su totalidad. En realidad, la madera no se está quemando, sino con componentes gasificados (en su mayoría superficiales) de la madera, que producen un plasma en un entorno que proporciona suficiente energía de excitación. Los acelerantes se utilizan a menudo con este fin.
La situación se ve agravada por las numerosas especies de radicales que se producen en las reacciones en cadena y el gradiente de temperatura de la llama que favorece a las diferentes especies.
La forma del fuego depende de muchos parámetros, incluida la gravedad …
Una búsqueda de “estimar el número de especies químicas en un fuego de leña“trae literatura interesante que puede servirle como punto de partida, además de la respuesta de Ben Norris.
Solucion 3:
La respuesta de Ben lo cubre bien. Hay otro aspecto que afecta a los productos del fuego; esa es la temperatura del fuego, que varía según la fase del fuego, entre otras cosas.
Encontré la siguiente lista en algunos materiales educativos para bomberos:
Reacción de temperatura
3920F Producción de vapor de agua, dióxido de carbono, ácido fórmico y (2000C) acético
3920-5360F Menos vapor de agua – algo de monóxido de carbono – siendo principalmente una reacción endotérmica (2000-2800C) (absorbiendo calor)
5360-9320F Reacción exotérmica (desprendiendo calor) con vapores inflamables (2800-5000C) y partículas; Alguna reacción secundaria del carbón vegetal formado
Más de 9320F Residuo principalmente carbón vegetal con notable acción catalítica (5000C)
El fuego es fascinante. Como ya se señaló en las respuestas anteriores, el fuego es una mezcla de materia y energía. El fuego consiste en combustible, oxígeno (u otro oxidante) y calor que interactúan en una reacción en cadena produciendo más calor y subproductos oxidados.
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