Curiosidades

O que são chamas frias e por que não podemos fazê-las na Terra?

Chamas frias são chamas azuis e esféricas que ocorrem em um ambiente de microgravidade. Eles são criados por um fluxo controlado de oxigênio e não produzem fuligem.

Já se passaram milhares de anos desde que nossos ancestrais descobriram o fogo. Mesmo assim, não podemos deixar de nos sentir hipnotizados pelas perigosas chamas dançantes de uma fogueira. Iniciar e controlar o fogo é uma das formas mais antigas de química praticada pelos humanos e, ao longo dos séculos, formamos uma compreensão básica de como o fogo se comporta em terra firme. Em nossa busca interminável de ultrapassar limites, algumas pessoas decidiram tirar o fogo “deste mundo” para ver como ele se comportava.Em 2012, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional começaram um incêndio. Através do Experimento de Extinção de Chamas ou FLEX, os cientistas observaram algo que até então era apenas uma teoria. Gotas de hexano foram inflamadas na presença de oxigênio e dentro da câmara de combustão, formaram-se chamas frias azuis e esféricas. Mas como uma chama pode ser legal? E por que tivemos que ir ao espaço para observá-los pela primeira vez? Vamos descobrir!

Química das chamas frias

As chamas surgem quando algo está pegando fogo e os gases ao redor ficam superaquecidos e começam a brilhar. A receita para o fogo é bastante simples, pois você só precisa de três ingredientes: oxigênio, combustível e calor. Essa relação básica também é conhecida como o “triângulo do fogo”.

O triângulo de fogo (Crédito da foto: Luciano Cosmo/ Shutterstock)

Como terráqueos, não precisamos nos preocupar muito com o primeiro ingrediente, o oxigênio. Em todos os momentos, nosso planeta abriga aproximadamente 1.200.000 bilhões de toneladas métricas de gás oxigênio. Além de sustentar a vida, esse ambiente rico em oxigênio oferece as condições perfeitas para iniciar um incêndio.

Em seguida, passamos para o combustível, que é qualquer substância que vai queimar na presença de oxigênio e liberar energia no processo. Tecnicamente, tudo ao nosso redor é combustível e pegará fogo se atingir temperaturas altas o suficiente. No entanto, preferimos usar materiais inflamáveis ​​ou com pontos de incêndio baixos como combustíveis, incluindo carvão, petróleo ou hexano.

A queima do fogo envolve um processo químico simples conhecido como combustão . Durante esse processo, o combustível se combina com o oxigênio para sofrer diversas reações químicas que emitem energia na forma de luz e calor. No entanto, o combustível só pode reagir com o oxigênio quando está acima de sua temperatura de ignição. O excesso de energia necessário para atingir essa temperatura e iniciar o processo de combustão é fornecido por uma fonte externa de calor. Por exemplo, a fonte de calor para acender um cooktop é uma faísca elétrica, enquanto que para um palito de fósforo é o atrito da cabeça do fósforo contra o painel texturizado de uma caixa de fósforos.

As chamas frias seguem exatamente a mesma química, onde os hidrocarbonetos usados ​​como combustível começam a queimar quando inflamados na presença de oxigênio. Além disso, não, essas chamas não congelam as coisas em vez de derretê-las. Eles são chamados de “chamas frias” porque a temperatura dessas chamas é bastante baixa. Um fogão médio produz chamas em torno de 1700 ⁰C, enquanto a temperatura das chamas frias varia entre 400 e 600⁰ C.

O que há de tão único nas chamas frias?

As chamas frias observadas na ISS eram de forma esférica, o que é quase impossível de recriar na Terra em condições normais.

Chamas esféricas observadas em experimento de combustão espacial (Crédito da foto: Nasa.gov)

A maioria de nós pode não perceber, mas a gravidade desempenha um papel importante na forma como o fogo se comporta em nosso planeta. Quando um fogo é aceso aqui, uma coluna de ar/gases ao redor dele se aquece. Em virtude da convecção, os gases quentes menos densos sobem e sugam o ar mais frio e fresco para sustentar o fogo. Este efeito de empurrar e puxar entre os gases quentes mais leves e o ar frio mais pesado dá origem à forma distinta de uma chama. No espaço, não há gravidade para criar um gradiente de densidade, o que explica as chamas esféricas.

As chamas esféricas também não podem reabastecer seu suprimento de oxigênio. Um regulador externo, como um ventilador, é usado para alimentar o fogo. Este fluxo controlado de oxigênio dá origem a uma fraca chama de cor azul onde o combustível sofre combustão completa para formar monóxido de carbono e formaldeído, sem qualquer fuligem residual. As propriedades de uma chama são ligeiramente diferentes no caso de incêndios terrestres auto-sustentáveis.

Se observarmos cuidadosamente a chama de uma vela, podemos identificar dois tipos de chamas: a chama azul externa e a chama amarela interna. A razão para isso é uma diferença no teor de oxigênio e na temperatura. A região azul externa de uma chama tem a maior concentração de oxigênio devido à entrada de ar fresco de seus arredores. Isso a torna a região mais quente da chama onde o combustível (a maioria deles à base de carbono) queima completamente, produzindo apenas dióxido de carbono e água como subprodutos.

A região amarela, por outro lado, tem uma temperatura mais baixa e níveis mais baixos de oxigênio. Isso leva à combustão incompleta de combustíveis e à formação de partículas de carbono não queimadas – chamadas “fuligem” – junto com dióxido de carbono e água. Essas partículas de fuligem são energizadas pelo fogo e conferem a cor amarela típica às chamas.

Diferentes regiões da chama de uma vela. (Crédito da foto: Uma gravata solta/Wikimedia commons)

Embora não seja muito comum, chamas completamente azuis podem ser criadas na Terra. Tudo o que você precisa fazer é direcionar oxigênio suficiente para o fogo. Equipamentos como bicos de Bunsen e tochas de solda produzem chamas quase inteiramente azuis, regulando cuidadosamente o fluxo de oxigênio e combustível.

O que torna as chamas do espaço frias?

Em primeiro lugar, porque foram acesos no espaço. Em segundo lugar, devido a um processo de combustão por difusão mais lento.

Na microgravidade, o oxigênio atinge a chama por difusão, em vez de sucção, como na Terra. Este fluxo lento de oxigênio reduz consideravelmente a temperatura da chama, que é altamente dependente da quantidade de combustível e oxigênio disponível para o fogo. Essas chamas aumentam a temperatura ambiente ou apresentam uma chama brilhante, devido à falta de calor irradiando espécies químicas ionizadas emissoras de luz que são comumente encontradas em chamas quentes.

Ter uma chama lenta e de baixa temperatura pode parecer um bom sinal para a segurança da espaçonave, mas é exatamente o oposto. O fogo na Terra é um processo rápido que requer um fluxo constante e rápido de oxigênio para continuar queimando. Isso torna mais fácil começar e mais fácil parar. Corte o suprimento de oxigênio por um tempo e o fogo se apaga. No entanto, esse não é o caso das chamas frias. Na presença de combustível, essas chamas podem se sustentar por muito tempo, mesmo com um fluxo limitado de oxigênio.

Conclusão

Muito pouco se sabe sobre a natureza do fogo em temperaturas mais baixas e em outros lugares além da Terra. Desvendar a misteriosa química das chamas frias não apenas tornará as viagens espaciais mais seguras, mas também poderá nos ajudar a desenvolver motores de combustão interna altamente eficientes e livres de fuligem!

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Gilvan Alves

25 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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