Comment les flammes savent-elles où est le haut?
Craquez une allumette et, pendant qu'ele se consumme, faites lui prendre différentes orientations. La flamme point imperturbablement vers le haut, quel que soit 'orientation de l'allumette. Comment fait-elle pour "savoir"?
Vous savez bien que l'air chaud monte. une flamme, quelle qu'elle soit, doit donc petre emportée vers le haut par le flux ascendant d'air chaud. Cela suffit pour expliquer le fait que les flammes montent.
Mais il y a une question plus stimulante : qu'est ce qu'une flamme? Est-ce l'air qui monte lui même, de l'air si chaud qu'il en serait lumineux? Non.
Une flamme est une région de l'espace au sein de laquelle a lieu une réaction chimique : une combustion - une réaction entre l'oxygène de l'air et un gaz dit inflammable.
Est-ce que j'ai dit gaz? Oui. Mais les solides et les liquides ne brulent-ils pas également en produisant des flammes? Si. (Et quand vais-je cesser de faire les questions et les réponses?)
Le bois et le charbon sont des solides, et ils sont inflammables; l'essence et le kérosène sont des liquides, et ils sont inflammables. Mais aucun d'entre eux ne brulera réellement avant d'avoir été transformé en gaz ou en vapeur. Ce sont leurs vapeurs qui brulent, car seules les vapeurs peuvent suffisament se mélanger à l'air pour jouer des coudes - ou jouer des molécules devrais-je dire - avec l'oxygène de l'air.
les molécules ne peuvent pas réagir sans entrer en contact les unes avec les autres. L'oxygène gazeux de l'air ne peut pas pénétrer dans la masse du carburant solide ou du liquide, c'est donc le carburant qui doit se vaporiser et aller à la rencontre de l'oxygène. C'est pour cette raison qu'il faut allumer un feu. Il faut suffisament chauffer un carburant à un endroit au moins pour qu'il se vaporise. Une fois que la vapeur commence à bruler, la chaleur de la combustion - la réaction de combustion dégage de la chaleur - continue à vaporiser la carburant qui entretient à son tour la combustion jusqu'à ce qu'il vienne à manquer. (Pourvu qu'il y ait de l'oxygène en quantité suffisante.)
Un carburant déjà sous forme de vapeur, comme le méthane du gaz de ville, n'a aucun problème pour se mélanger à l'air, il n'a donc besoin que d'une étincelle pour s'enflammer. Les barbecues au propane et les briquets au butane contiennent du carburant sous forme liquide, sous pression. Mais dès qu'ils se retrouvent à l'air libre, ils se vaporisent sous forme gazeuse et se mélangent avec l'air, où ils peuvent facilement être allumés par une étincelle.
Quand on allume une bougie avec une allumette, l'alumette doit d'abord faire fondre un peu de cire, la cire liquide doit remonter le long de la mèche par capillarité, et l'allumette doit vaporiser une partie de ce liquide. Alors seulement la vapeur de cire pourra se mélanger avec l'air et s'enflammer. Sans une mèche pour acheminer la cire liquéfiée là-haut où il y a une grande quantité d'air, la bougie ne brulerais pas.
Mais si une flamme n'est constituée que de deux gazs invisibles réagissant l'un avec l'autre, comment se fait-il que l'on puisse la voir? Dans le cas de la bougie, la flamme est visible car l'oxygène n'a pas le temps d'arriver pour faire complètement réagir la cire en évaporation rapide, Une partie de la cire ne brule donc pas complètement et reste sous forme de petites particules e carbone émettant de la lumière jaune à cause de la chaleur, et emportées vers le haut par le courant d'air chaud.
A mesure qe la colonie de particules de carbone lumineuses s'élève, l'oxygène la grignote sur les bors, en brulant les particules complètement pour les transformer en dioxyde de carbone invisible. La population de particules de carbone diminue donc lorsqu'elle monte. C'est pour cette raison que la flamme est effilée en haut.