Цвет дыма может варьироваться в зависимости от горящего материала и условий пожара. Дым содержит частицы и газы, которые могут влиять на его видимый цвет. Хотя дым часто изображают серым, он также может казаться белым, черным, коричневым или даже цветным в зависимости от обстоятельств. Определение точного цвета дыма требует понимания химии и физики, участвующих в горении и образовании дыма.
Дым содержит мелкие частицы и газы, которые выделяются, когда материалы подвергаются горению или нагреванию. Состав и размер этих частиц определяют, как они рассеивают и поглощают свет, что придает дыму его цвет. Вот некоторые ключевые факторы, влияющие на цвет дыма:
Размер и концентрация частиц: Более мелкие частицы размером менее 1 микрометра рассеивают свет более эффективно, вызывая белый или серый вид. Более высокие концентрации частиц также делают дым более светлым или непрозрачным.
Состав частиц: Черные/коричневые частицы углерода возникают в результате неполного сгорания и делают дым более темным. Органические углеродные соединения, зола и минералы также могут влиять на цвет.
Газы и сажа: Газы сгорания, такие как оксиды азота, могут сделать дым синим. Сажа содержит черные частицы углерода, которые затемняют дым.
Рассеяние и поглощение света: Рассеивание против поглощения света частицами дыма определяет, будет ли он выглядеть светлее или темнее. Большее рассеивание делает дым белым или серым.
Многие распространенные горючие материалы могут производить дым, который кажется нам серым или белым:
Дерево и бумага: Натуральные материалы, такие как дерево и бумага, как правило, производят серый или белый дым при горении. Дым содержит мелкие соли калия, которые эффективно рассеивают свет.
Пластики: Дым от сгоревшего пластика, такого как ПВХ, также выглядит белым/серым. Он содержит крошечные капельки углеводородов и добавки, которые хорошо рассеивают свет.
Текстильные волокна: Такие ткани, как хлопок, шерсть, шелк и т. д., при горении образуют множество мелких частиц, что дает сероватый дым.
Провода и кабели: Сжигание пластиковой/резиновой изоляции на проводах дает рассеивающие свет частицы, которые создают серый дым.
Масла для готовки: Тепло от готовки расщепляет масла на мельчайшие газообразные фрагменты, которые рассеивают свет и вызывают белый дым.
Многие обычные материалы при сгорании выделяют мелкие частицы, которые могут эффективно рассеивать свет и придавать образующемуся дыму сероватый цвет.
В то время как многие материалы дают дым, который кажется нам светло-серым, дым также может приобретать более темный, черноватый оттенок в зависимости от состава и условий горения:
Высокая концентрация сажи: Интенсивные пожары с большим количеством топлива приводят к образованию большого количества черных частиц углерода (сажи), которые затемняют дым.
Большие размеры частиц: Более крупные частицы размером более 1 микрометра поглощают свет более эффективно, делая дым темнее.
Органические соединения: Неполное сгорание приводит к образованию больше черного углерода и органических частиц, которые поглощают свет.
Низкое содержание кислорода: пожары с нехваткой кислорода подавляют полное сгорание и увеличивают выбросы черного углерода.
Высокая влажность: водяной пар усиливает коагуляцию частиц черного углерода в более крупные размеры, которые затемняют дым.
Подсветка: дым кажется черным или непрозрачным, когда излучает или рассеивает меньше света, чем фон.
Ночные условия: ночью дым не освещается и кажется черным на темном фоне.
Цвет дыма не всегда очевиден. Изменение условий возгорания и динамики горения может привести к его смещению по спектру от светлого к темному.
Цвет дыма дает подсказки о стадии и условиях возгорания:
Стадия тления: Относительно прохладный тлеющий огонь производит плотный, белый/серый дым, наполненный мельчайшими летучими частицами.
Стадия возгорания: При возгорании выходящий дым серовато-белый из-за образующихся мелких частиц.
Стадия пламени: Горячее пламенное горение дает более темный дым с большим количеством черного углерода из богатой топливом зоны пиролиза.
Стадия тления: По мере затухания огня дым снова светлеет и возвращается к белому/серому цвету с выбросами мелких частиц.
| Пожар Стадия | Цвет дыма |
|---|---|
| Тление | Белый/серый |
| Возгорание | Серовато-белый |
| Пылающий | Темно-серый или черный |
| Тление | Белый/серый |
Цвет дыма говорит нам о том, в какой фазе находится огонь и насколько эффективно он горит. Темный дым предполагает интенсивное пламенное горение.
В дополнение к уже обсуждавшимся компонентам, некоторые дополнительные факторы могут изменить внешний вид дыма:
Форма частиц: Неправильные, агрегированные частицы отражают свет иначе, чем однородные сферические, влияя на видимый цвет.
Гигроскопичность: Частицы, которые поглощают воду в условиях высокой влажности, увеличиваются в размерах, что делает дым темнее.
Скорость: Быстро движущийся дым кажется наблюдателю светлее, в то время как медленно движущийся дым темнее.
Угол наблюдения: Угол обзора влияет на длину пути света через дым, изменяя его воспринимаемый цвет.
Фон: Цвет дыма контрастирует с фоном. Темный фон делает дым светлее.
Загрязнители: Пыль, химикаты и другие загрязняющие вещества, попадающие в дым, могут изменять его оптические свойства.
Механизмы образования и рассеивания дыма сложны. Небольшие детали могут изменить цвет дыма способами, которые трудно предсказать. Это увеличивает изменчивость его внешнего вида.
Погода и условия окружающей среды также влияют на цвет дыма, влияя на его динамику:
Скорость ветра: Сильные ветры превращают дым в сероватую пену по мере смешивания большего количества воздуха. Слабые ветры позволяют концентрированному более темному дыму задерживаться.
Влажность: Влажный воздух вызывает гигроскопический рост частиц и делает дым темнее. Сухой воздух поддерживает небольшие размеры частиц.
Температурные инверсии: Стабильный воздух удерживает дым, но более чистый воздух над ним делает его цвет светлее. Инверсии выглядят как более темный дым под более светлыми полосами.
Облачный покров: Облака создают более светлый фон для контраста с более темным дымом. Чистое небо смешивается с серым дымом.
Осадки: Дождь или снег удаляют более крупные темные частицы, оставляя более светлый цвет дыма.
Солнечный свет: Дым кажется ярче в солнечный день. Закатный свет краснеет и затемняет дым.
Метеорология в значительной степени определяет транспортировку и разбавление дыма, что изменяет его воспринимаемый цвет.
Хотя сероватые тона являются нормой, дым также может иметь цветные оттенки при правильных условиях:
Зеленый: соединения меди и хлора горят с зеленым оттенком. Это может проявляться при промышленных пожарах.
Синий: диоксид серы, поглощаемый частицами, рассеивает синий свет, вызывая синеватый дым.
Красный: диоксид азота придает дыму красновато-коричневый цвет в сумерках или на темном фоне.
Желтый: Выбросы паров натрия от очень горячих пожаров могут создавать желтоватый дым.
Фиолетовый: Пары калия соединяются с хлором в некоторых пожарах, образуя фиолетовый дым.
Иризация: Капли масла и смолы создают радужные оттенки, преломляя свет.
Химия и физика горения также могут создавать яркие и удивительные цвета в дыме. Однако преобладающим оттенком остается серый/белый.
Наши глаза воспринимают цвет дыма с помощью специализированных клеток на сетчатке:
Палочки: В первую очередь отвечают за черно-белое зрение при слабом освещении. Позволяют нам видеть дым ночью.
Колбочки: Определяют цвет при более ярком освещении. Различные колбочки чувствительны к красному, зеленому и синему свету.
Рассеяние частиц и лучей: дым рассеивает свет в наши глаза, где он стимулирует палочки и колбочки, позволяя распознавать цвет.
Пропускаемость: часть света проходит через тонкий дым, позволяя нам ощущать цвет путем поглощения/ослабления.
Контрастность: зрительная кора оценивает цвет дыма относительно фоновых цветов для контекстного анализа.
Восприятие цвета дыма опирается на ту же анатомию сетчатки и визуальную обработку, с помощью которой мы различаем все цвета. Она предоставляет важную информацию о пожарах.
Хотя дым обычно изображают серым, его фактический цвет может охватывать спектр от белого до черного и даже приобретать красочные тона из-за сложной химии и физики. Размер частиц, состав, концентрация и условия пожара влияют на цвет дыма. Понимание происхождения различных цветов дыма дает представление о стадии и природе пожаров, а также об атмосферных условиях. Наши глаза воспринимают эти тонкие цветовые вариации через контраст и путем обнаружения того, как дым взаимодействует с видимым светом. Таким образом, хотя дым может в целом казаться серым, более детальное исследование открывает широкую палитру, которая рассказывает более полную историю.