Os antigos gregos consideravam o fogo um dos elementos fundamentais do universo, junto com a água, a terra e o ar. Esse conjunto faz sentido intuitivamente: você pode sentir o fogo assim como pode sentir os outros três elementos. Você pode também vê-lo, cheirá-lo e movê-lo de um lugar para o outro.
Mas o fogo é algo completamente diferente. Terra, água e ar são formas de matéria (eles são feitos de milhões de átoms agrupados). O fogo não é matéria, mas sim um efeito secundário visível e tangível da matéria em modificação (é parte de uma reação química).
Normalmente o fogo surge de uma reação química entre o oxigênio na atmosfera e algum tipo de combustível (madeira ou gasolina, por exemplo). Obviamente, a madeira e a gasolina não pegam fogo espontaneamente só porque estão cercados de oxigênio. Para que a reação de combustão ocorra, você precisa aquecer o combustível até sua temperatura de ignição.
Eis a seqüência de eventos quando um pedaço de madeira pega fogo:
Alguma coisa aquece a madeira até uma temperatura bem alta. O calor pode vir de diferentes origens, um fósforo, um foco de luz, fricção, relâmpago ou outra coisa que já esteja queimando.
Quando a madeira atinge aproximadamente 150ºC, o calor decompõe parte do material de celulose que constitui a madeira; parte do material decomposto é liberado na forma de gases voláteis. Esses gases são conhecidos como fumaça (em inglês). A fumaça é composta de hidrogênio, carbono e oxigênio. O resto do material forma carvão, que é quase carbono puro, e cinza, que é composta de todos os minerais da madeira que não queimam (cálcio, potássio, etc). Carvão é o que você compra como carvão vegetal. É a madeira que foi aquecida para remover quase todos os gases voláteis, sobrando o carbono. É por isso que o fogo feito com carvão queima sem fazer fumaça.
Quando os gases voláteis estão quentes o suficiente (cerca de 260ºC, no caso da madeira), as moléculas constituintes se quebram e os átomos se recombinam com o oxigênio para formar água, dióxido de carbono e outros produtos. Em outras palavras, eles queimam, o carbono do carvão também se combina com o oxigênio, que é uma reação muito mais lenta. É por isso que o carvão vegetal da churrasqueira pode continuar quente por bastante tempo. Um efeito secundário dessas reações químicas é muito calor. O fato de as reações químicas no fogo gerarem bastante calor novo é que mantém o fogo.
Muitos combustíveis queimam em uma etapa. A gasolina é um bom exemplo. O calor vaporiza a gasolina e essa queima como gás volátil. Não há carvão.
Os humanos também têm aprendido como dosar o combustível e controlar o fogo. Uma vela é um instrumento para vaporizar e queimar lentamente a cera, à medida que se aquecem, os átomos de carbono que estão subindo (assim como os átomos de outros materiais) emitem luz. Esse efeito de "luz produzida pelo calor" é chamado de incandescência e é o mesmo tipo de efeito que cria a luz em uma lâmpada. É o que causa a chama visível. A cor da chama varia dependendo da temperatura e do material que você está queimando. A variação de cores dentro de uma chama é causada pelas diferentes temperaturas. Normalmente, a parte mais quente de uma chama (a base) é azul e as partes mais frias do topo são alaranjadas ou amarelas.
Além de emitirem luz, as partículas de carbono que sobem podem se acumular nas superfícies ao redor, na forma de fuligem.
O fogo forma uma esfera na microgravidade. O que há de perigoso nas reações químicas que ocorrem no fogo é o fato de serem auto-perpetuáveis. O próprio calor da chama mantém o combustível na temperatura de ignição, contribuindo para que queime enquanto houver combustível e oxigênio. A chama aquece todo o combustível que há ao redor, de modo que esse também libera gases. Quando a chama causa a ignição dos gases, o fogo se alastra.
Na Terra, a gravidade determina como a chama vai queimar. Todos os gases quentes presentes na chama são muito mais quentes (e menos densos) do que o ar ao redor, portanto, se movem para cima em direção à menor pressão. É por isso que o fogo normalmente se espalha para cima e também é por isso que as chamas ficam sempre "apontando" para o alto. Se você precisasse acender fogo em um ambiente de microgravidade - por exemplo, em um ônibus espacial - ele teria a forma de uma esfera.
Postado por Carlos Dantes e Eliana (26/01/08)
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