Почему от огня идет дым

Что можно узнать по цвету дыма и как он формируется.

После того как костер догорел, от когда-то весело потрескивавших бревен остались лишь тлеющие угли. Они продолжают излучать значительное тепло, однако видимого пламени практически нет, а главное – отсутствует даже намек на дым. Если добавить в огонь свежее полено или даже простой лист бумаги, то изначально новое топливо начнет выделять густой белый дым. Но уже через несколько секунд этот дым, вероятно, вспыхнет и рассеется, освободив место для чистого пламени.

За этим визуальным эффектом стоит непростая химия и физика процесса горения. Попробуем разобраться, из каких компонентов состоит дым и почему он не всегда присутствует.

Из чего состоит древесина

Каждый фрагмент древесины представляет собой совокупность четырех различных элементов.

Прежде всего – вода. Во влажном дереве ее содержание может составлять более половины массы, а даже сухие дрова, выдержанные несколько лет, все равно содержат остатки влаги.

Во-вторых, зола — это невозгораемые минеральные вещества, такие как кальций или калий, которые после возгорания сохраняются в виде серого пепла.

В-третьих, сюда входят летучие органические соединения и чистый углерод. В процессе роста дерева его клетки наполнялись соком, содержащим разнообразные углеводороды.

В-четвертых, важным компонентом является целлюлоза – основной структурный элемент древесины. По своим свойствам она напоминает углевод и представляет собой близкого родственника сахара.

Все перечисленные вещества обладают способностью к воспламенению, а если они легко переходят в газообразное состояние при нагревании, их классифицируют как летучие. Характерный запах дыма, который часто остается на одежде, обусловлен именно этими не полностью сгоревшими органическими соединениями – фенолами, крезолами и смолами, образующими сложную смесь, распространяющуюся в воздухе и оседающую на поверхностях.

Как проходит процесс горения

При нагревании до приблизительно 150 градусов Цельсия начинается испарение воды и легких углеводородов из древесины. Именно это явление порождает первичный белый дым. Однако при повышении температуры до 300 градусов Цельсия эти пары воспламеняются, вступая в реакцию с кислородом и полностью сгорая, что приводит к образованию углекислого газа и водяного пара. Таким образом, дым рассеивается, поскольку его составляющие перестают существовать в виде твердых частиц.

Теперь становится ясно, почему угли, в отличие от влажной древесины, практически не выделяют дым. Древесный уголь производится путем термической обработки древесины без доступа кислорода, например, в герметичной глиняной емкости. В процессе нагрева до температуры 500–600 градусов Цельсия все летучие компоненты удаляются, и остается практически чистый углерод. При горении такого угля происходит прямое взаимодействие углерода с кислородом, что обеспечивает равномерный жар и выделение углекислого газа без дополнительных примесей.

Аналогичный принцип применяется при производстве каменного угля: кокс, полученный в условиях отсутствия воздуха, горит значительно чище. При этом дым, образующийся в процессе его производства, не является бесполезным отходом. Из него извлекают каменноугольную смолу, аммиак и даже спирты. Ранее древесный спирт, или метанол, действительно получали путем перегонки древесного дыма.

Однако, безупречное сгорание таит в себе скрытую угрозу. В случае недостатка кислорода углерод не преобразуется в углекислый газ, а образует угарный газ. Этот газ лишен цвета и запаха. Пламя может выглядеть привлекательно и иметь голубой оттенок, при этом дыма не наблюдается, но в помещении накапливается крайне опасное вещество. Именно поэтому недопустимо закрывать печную заслонку до полного выгорания угля – опасность будет незаметна, пока не станет критической.

О чем говорит цвет дыма

Характер дыма может быть различным. Белые облака, густой черный шлейф, серая завеса — каждый оттенок сообщает определенную информацию.

Белый пар, поднимающийся из очага, свидетельствует о высвобождении воды и легкопланимых смол. В момент начала нагрева древесины влага и углеводородные соединения испаряются, не подгорая, а образуя туманную взвесь, которая поднимается вверх.

Темный дым сигнализирует о серьезной проблеме с топливом. Это чистый углерод, сажа, образующаяся при недостатке кислорода для горения. Пламя испытывает затруднения, и огромное количество микроскопических частиц углерода поднимается в атмосферу, окрашивая дым в темный цвет.

Серый или синеватый дым представляет собой промежуточный вариант, смесь крупных и мелких частиц, указывающий на то, что процесс горения происходит неравномерно.

Следовательно, дым представляет собой частицы древесины, которые не смогли вступить в реакцию с кислородом и покинули топку. Эффективное горение практически незаметно.