Alev: Ateşin, hızlı yanma eylemine geçebilmesi için, yanıcı maddenin yanma sıcaklığına ulaşması ve tepkime için oksijen ile temasa geçmesi gerekmektedir. Bir kibritin yanabilmesi için, yanıcı bir yüzeye sürterek, sürtünmenin enerjisi ile kibrit başını yanma ısısına ulaştırıyoruz.
Sonucundaysa, alevli yanma tepkimesine vararak alevi görüyoruz. Pekala, herhangi birine “Alev nedir?” sorusunu yönelttiğimiz zaman, eğer kimyasal bilgiye sahipse, bize bir alevli yanma tepkimesinin formülünü söyleyebilir.
Fakat, bizi tatmin edecek cevap bu değil. Biz, alevin tarifini değil, onun ne olduğunu öğrenmek istiyoruz.
Alev etrafına nasıl ışık ve ısı saçar
Etrafına nasıl ışık ve ısı saçar, neden koni şeklindedir, nasıl o şekilde, “dans eder” gibi hareket eder, neden turuncumsu renktedir?
Şahsen, asla tatmin edici bir cevap alamadığım basit sorulardı, bunların hepsi. Şimdi, kısa ve sade bir dille, benim gibi bu fenomeni merak edenler için açıklamalarını yapacağız.
Yanmanın tarifi, CH4+2O2⟶CO2+2H2O budur.
Uygun şartlarda, uygun ortamda girdiler ile, alevli yanma sonucu karbondioksit ve su meydana gelir. Peki, bunu sağlayan, büyüleyici, harika ışık ve ısı şöleni nasıl bir dinamiğe sahip?
Belli sıcaklığa ulaşan maddeler, ışınır.
Kızılötesi, morötesi yahut görünür ışıkta ışık saçarlar. Bu ışınımı belirleyen etkenler, yanma tepkimesine giren maddelerin kimyasal kişiliğine, ışınım sonucu meydana çıkan renklerse, yanmanın derecesine bağlıdır.
Siyah cisim ışımasına girmeden, yanan alevin derecesine bağlı olarak, hangi renklerde ışındığından bahsedelim. Her zaman, mavi ve tonlarının soğuk, kırmızı ve tonlarının da sıcak renklerden olduğu söylenir. Fakat, fizik açısından pek de öyle değil. Bir mum yahut kibrit alevinin en sıcak olduğu nokta, dibidir.
Farkedildiği üzere, o en sıcak noktalar da mavi renkte parlar. 1000-1400 °C’lik bir skaladadır. Buradaki tepkimelerde, moleküler bazda titreşim aşırıdır.
Bu yüzden, yaydıkları dalga boyu daha dar ve mora yakındır, mavi renkte parlar. 800-1000 °C’lik, alevin gövde kısmı ise daha turuncumsudur. Titreşim daha az olduğu için, kırmızıya, yani daha geniş dalga boyuna yakındır.
Bizden uzaklaşan yıldızların, kırmızıya kayması kabaca bu yüzdendir. Işığın katedeceği yol arttığı üzere dalga boyu da açılarak kırmızıya kayar. Alevin, ucuna doğru rengin iyice koyulaştığı ve soluklaştığı görünür.
Kibritin ucundaki kükürt ve potasyum klorat, kibrit kutusunun yanındaki cam tozuyla kırmızı fosfor karışımına sürttürülerek ısınım hedeflenir. Potasyum klorat, kükürtü alevleyecek oksijeni barındırır. Aksi takdirde, iki yüzey sürtünürken aşırı temasa uğradığından ötürü oksijenle temas edemez, boğulur ve bozunur.
Alev, içerisinde milyonlarca kimyasal tepkime barındırır
Kükürt, potasyum klorat ve biraz da sürtünmeyi arttıran cam tozu hava içerisindeki oksijenle temas ederek, alevi sürdürür. Alev, içerisinde milyonlarca kimyasal tepkime barındırır. Genellikle mum alevinde, mumun çöpü ile mavi ışınım yapan bölge arasında boş, alevsiz bir alan oluşur.
Bu alan, ısı ile buharlaşan mumun, çöpün daha yanmadığı alandır. Yani, o alevsiz kısım sürekli olarak buharlaşma yaratarak alevi besleyen yakıtı, yanan kısıma ulaştırır. Akabinde, alevsız alandaki hava sürekli buharlaşarak oksijen teması yaratamaz.
Yanıcı madde ile ısınmış oksijen atomları birbirine çarparak kendilerini yeniden düzenlerler. Bu düzenleme sonucu karbondioksit, su yahut kül gibi yeni oluşumlar ortaya çıkar. Bu, kimyasal bozunumdur.
Yanma içerisinde, kaosta kalan atomların elektronları uyarılmış düzeye geçerek yörünge atlarlar. Ardından bu atlama enerjisini vererek, eski yörüngelerine geri düşerler. Bu esnada, atlama enerjisi ışık ve ısı olarak çevreye yayılır.
Uyarılma enerjisi
Uyarılma enerjisi ne kadar yüksekse, çevreye verilen ısı paketçiği o kadar sıcak ve ışık paketçiğinin dalgaboyu da o kadar maviye yakındır. Alevin dibinin mavi olması, bundan dolayıdır.
Alev esnasında ortaya çıkan her karbon atomu yahut karbon bazlı molekül karbondioksite dönüşmez. Kimileri, alevin içerisindeki kaostan, bir araya gelerek isi, kurumu meydana getirir. Bir mum alevine, metal çubuk sokulduğu zaman, çubukta kalan o siyah leke, oluşan islerdir. Bu isler, alevin gövdesinde meydana gelir ve çevreden aldıkları enerji ile turuncumsu skalada parlarlar.
Alevin gövdesinin rengi, bundan dolayı meydana gelir. Dış bir etken, mesela soğuk bir metal çubuk, isin oluştuğu gövdeye sokulduğu zaman, bu parlak is soğuk metale yapışarak ısı enerjisini demire paylaşıp ışınımı keser.
Bu yüzden de, o parlak is parçacıkları kendi rengine, siyaha dönüşür. Yerçekimi, soğuk havayı aşağıya çekerek, sıcak havanın yukarı çıkmasını sağlar. Sıcak hava balonları, bu şekilde uçarlar.
Alevin çevresinde, aşağı çekilen soğuk hava ile, yukarı çıkan sıcak havanın devir daimi, alevin gövdesinden ucuna doğru sıkıştırarak aleve, o karakteristik dansını ve şeklini verir. Akabinde bu devir daim, karbondioksit ile su buharını da yukarı çekerek, is oluşan parlak gövdeyi ortada bırakır ve uca doğru parlaklığın solmasına neden olur.
Yerçekimsiz ortamda alev
Yerçekimsiz ortamda, tahmin edileceği üzere alev, küresel bir şekilde yanar. Zira, alevin enerjisi tepkimeye girdiği bölgede bahsettiğimiz olayları gerçekleştirir. Alevin yakıtı, merkezde oluşur ve enerji, herhangi bir yerçekimi etkisi olmaksızın, eşit bir şekilde dağılarak her türlü yanıcıyı tüketene kadar küresel biçimde büyür.
Evinizde dahi, alevin farklı kısımlarında neler olduğunu keşfedebilirsiniz. Bir mum yakın ve soğuk bir demir kaşığı elinize alın. Soğuk kaşığı, mum alevinin biraz üzerine tutun. Kaşığın sırtında, yoğunlaşan su buharını görebilirsiniz.
Kaşığı tekrar soğutun ve alevin gövdesine sokup çıkarın, orada da isi görebilirsiniz. Kaşığı soğutup, bu sefer de mum alevinin dibinden geçirin. Daha yanmamış mumun buharını, kaşığın sırtında yoğunlaştığını görebilirsiniz.
İnsanoğlunun, kendini bildi bileli çevresinde gördüğü, ezici, yıkıcı ve yaratıcı kudrete sahip, hem korkutucu, hem büyüleyici bu tepkimeyi tarifinden öteye gidip inceledik. Alevin, asıl merak ettiğimiz kısımlarını öğrendik, nasıl parladığını, nasıl ısı ve enerji saçtığını, fazla tekniğe boğulmadan anladık.
Çevremizdeki, en ilkel kuantum fiziği merkezi. Etrafa, kuantum paketçikleriyle ısı ve ışık saçıyor ve hipnotize edici bir güzellik sağlıyor. Görüldüğü üzere alev, büyüleyici bir doğaya sahip.
Bunlar da ilginizi çekebilir:
Gezegenimizdeki Şu 29 Manzara Fotoğraflarını Mutlaka Görmelisiniz
Günümüzde Yaşayan Türk Bilim İnsanları ve Akademik hayatları
Dünyada Üzerindeki En Garip 20 Yer