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Concept
Flamme (combustion)
Résumé
vignette|Schéma de combustion du bois : combustion vive avec flammes et combustion lente avec braises incandescentes.
Une flamme est le lieu de réactions de combustion vive se produisant dans une zone d'épaisseur faible : elle produit de la chaleur et émet en général de la lumière. Elle est à l'origine de la production du feu.
La lumière produite par une flamme résulte d'une réaction de combustion. Celle-ci est une réaction d'oxydo-réduction. Dans le cas des métaux - dans le cas de la combustion du magnésium par exemple - la combustion est bien décrite par un échange d'électrons qui produit des ions entre le métal (donneur) et l'oxygène (accepteur). Dans le cas des molécules (cas du méthane), la réaction est mieux décrite par un échange d'atomes d'oxygène. Dans tous les cas, l'exothermicité de la combustion porte le solide ou le gaz à une température élevée (parfois plusieurs milliers de kelvins).
Un solide à température élevée (par exemple le fer en brûlant) produit un rayonnement continu dont la longueur d'onde d'intensité maximale est bien décrite par la loi de Wien. Dans le cas des gaz (par exemple la flamme du sodium), la désexcitation résulte de transition électronique produisant des photons de longueur d'onde caractéristique du corps émetteur. La lumière possède alors un spectre de raies.
On distingue deux types de flamme :
la flamme de diffusion : dans ce cas-là, les réactifs — combustible et comburant — sont séparés ;
la flamme de prémélange : dans ce cas-là, les réactifs forment une phase homogène.
La flamme de diffusion est appelée ainsi car, les réactants étant séparés, ils doivent venir au contact l'un de l'autre, par le phénomène de diffusion. Les cas typiques sont :
la combustion des solides (bois, bougie, papier) ;
la combustion des liquides (essence, gazole, pétrole), sous forme « massive » (flaque, réservoir) ou de brouillard (moteur Diesel) ;
le moteur-fusée utilise des flammes de diffusion, typiquement hydrogène/oxygène ou kérosène/oxygène ;
la combustion des gaz non mélangés à l'air, par exemple un gaz sortant directement d'une bouteille ne contenant pas d'air, une fuite sur une canalisation qui s'enflamme tout de suite.
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