火の形はなぜあのような形なのか

 

このブログ記事は、

  • 「この間、みんなで焚火したんだけど、なんで火の形ってコーンの形をしているんだろう」
  • 「普段あんまり火の形とかについて考えないんだけど」

という人に向けて書かれています。

このブログ記事を読むと、

  • 「なるほど、だから火はコーンみたいな形をしているんだ!」

とわかります。

僕も先日、竹林で竹の焼却処理をしてきたのですが、
ふと疑問に思って
調べてみました。

そもそも火とは

火について説明するときの登場人物は、

  • 酸素
  • 可燃物

の3つがあります。

酸素は空気中に約20%含まれています。

可燃物は、
ろうそくの蝋(ロウ)や、
木、竹、紙などです。

主に、
炭素と水素から構成されています。

は、
摩擦熱、
虫眼鏡で光を集めて発生する熱
あるいは、
火が発する熱
などがあります。

火は、

  • 可燃物を構成している分子たちが、
  • 熱によって結合を緩めて
  • 酸素と結合して、
  • 新しい物質(炭酸ガス)になる

そのときに生まれるのことです。

火は熱から生まれて、
再び熱を出します。

なので可燃物があれば
また火を生みます。

可燃物がある限り、

熱→火→熱→火→、、

と連鎖反応を繰り返します。

火が一度ついたら燃え続けるのは、そういうわけです。

もう少し詳しく

  • 「なんとなくわかったけれども、もう少し情報ちょーだい」

という読者がいると思うので、
もう少し詳しく火についてみてみましょう。

火が燃えている最中、2つの反応が起こっています。

一つは先ほど紹介した、
熱で可燃物の中の分子の繋がりが切れて
空気中の酸素と結びついて
新しい物資(水と炭酸ガス)になる反応。

もう一つは、
可燃物の中の炭素が酸素とは結びつかずに
そのまま炭素として可燃物から分離するものです。

こうして酸素と結びつかなかった炭素が

スス

です。

もしくは、

(小さな)

です。

つまり、炭は熱した物質を酸素と結合させないことで作ることができます。

さて、
僕たちに見えているオレンジ色の輝きの正体は

最初の反応で生じた熱で

熱されたスス

です。

物理学の法則で、

熱いものは、電磁波=光を発する

という法則があります。

熱されたススは、光を出します。

それが僕らが見ているオレンジ色の輝きの正体になります。

では、なぜ火はコーンの形をしているのか

まず、
地球上には、重力と空気があります。

そして、
冷たい空気は、
密度が高く、
下に行きます。

温かい空気は、
密度が小さく、
上に上がります。

火が発生すると、
熱が生じるので、
火の回りの空気は温められます。

そうして、
温かい空気は上に上がろうとするので、
火の周りの空気は上に上がろうとします。

そして、
上にあげられた空気が占領していた場所に、
別の空気が流れ込んできます。

つまり、
火の熱によって、
火の周りには上に向かう空気の流れが生じるので、
火はその流れに引っ張られて、
コーンのような形を形作るわけです。

だからコーン、円錐のような形をしているわけです。

まとめ

なぜ火がコーン、円錐の形をしているのかを解説しました。

もう一度、振り返ってみましょう。

  • 火は熱と光を発生させる
  • 火が生んだ熱が周りの空気を温める
  • 温められた空気は上昇する
  • 火の周りには上昇気流が生まれる
  • その流れに引っ張られて火はコーンのような形になる

というわけでした。

おわり

 

P.S.

一方、
は、
火のようにそれ自身、熱を発してはいないので、
上に上がると冷やされて、
周りに広がるため、
モクモクした形になると考えられます。

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