Fire (vlammen) kan plasma bevatten, zij het een gedeeltelijk geïoniseerd plasma, en gedomineerd door botsingen:

“Whether a plasma exists in a flame depends on the material being burned and the temperature”.

Het Contemporary Physics Education Project produceert een poster over plasma’s (zie rechts) waarin vlammen (d.w.z. vuur) worden afgebeeld als een plasma.

In zijn boek, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, merkt Francis F. Chen op:

Elk geïoniseerd gas kan natuurlijk geen plasma worden genoemd; er is altijd een kleine mate van ionisatie in elk gas. Een bruikbare definitie is als volgt: Een plasma is een quasineutraal gas, van geladen een neutrale deeltjes, die collectief gedrag vertonen.

Hij gaat verder met het beschrijven van drie parameters waaraan moet worden voldaan om een plasma te identificeren. Deze omvatten (1) de plasma-benadering (2) Bulkinteracties (3) Plasma-frequentie. In zijn boek beoordeelt Chen aan de hand van de drie parameters of bepaalde verschijnselen inderdaad plasma’s zijn, en hij komt tot de conclusie dat een typische vlam inderdaad voldoet aan de criteria om een plasma te zijn.

In de praktijk is vuur dus een sterk botsend, gedeeltelijk geïoniseerd plasma, waarin de botsingen wellicht een deel van het collectieve gedrag maskeren.

Vlamplasma’s

Vlammen als plasma

Alfred von Engel schrijft:

“Het deel van een vlam dat de bekende eigenschappen van een elektrisch plasma bezit, wordt “vlamplasma” genoemd, en dus verdient niet elk type vlam deze onderscheiding.”

Professor astronomie aan de afdeling natuurkunde en sterrenkunde van de Tufts Universiteit, Kenneth R. Lang schrijft:

“Een kaarsvlam is een plasma, net als alle sterren in het heelal”.

M. Ikeya schrijft:

“Een negatief geladen bol van een Van de Graaff-generator trekt positieve ionen aan in het kaarsvlamplasma. Hoewel het vlamplamsa normaal omhoog in de verwarmde convectiestroom beweegt, wordt het naar beneden getrokken naar de bol aangezien de zware positieve ionen worden aangetrokken en alle andere componenten van de vlam naar beneden trekken met hen, met inbegrip van negatief geladen componenten met lage dichtheid.” (Zie referentie voor illustratie)

Types van vlamplasma

Alfred von Engel merkt op:

“… er zijn speciale types van vlamplasma’s, zoals plasma’s in koele vlammen, of vlammen bij lagere druk, die verschillen van wat gewoonlijk een vlam wordt genoemd. “Een ander type is de atomaire vlam, die wordt geproduceerd door een elektrische ontlading. Het is bekend dat deze ontstaat wanneer een gloei- of boogontlading door een gas gaat, waarbij dissociatie van de gasmoleculen plaatsvindt. Op deze wijze kan atomaire waterstof, atomaire zuurstof en atomaire stikstof worden geproduceerd. de atomaire waterstoftoorts werd voor het eerst gebruikt bij het lassen. Het smelten gebeurt niet onder invloed van de korte boogvlam, maar door de recombinatie van de waterstofatomen tot moleculen aan het oppervlak, waarbij een energie vrijkomt van ongeveer 100 kcal/mole of 4,5ev. “Een ander soort vlammenplasma wordt geproduceerd, bijvoorbeeld in zeldzame moleculaire gassen, door grote hoogfrequente ringontlading op het stromende gas toe te passen. Er ontstaat een vlam van zeer heet (10.000 tot 12.000K) aangeslagen gas…”

Vlamplasma’s in elektriciteitsopwekking

Alfred von Engel schrijft:

“Een van de huidige interesses van vlamplasma’s in engineeringproblemen is de magneto-hydrodynamische opwekking van elektriciteit. Koolwaterstofvlammen worden door een kanaal geleid waarover een sterk magnetisch veld wordt aangelegd. Elektroden loodrecht op het veld en de gasstroom, maar niet noodzakelijkerwijs tegenover elkaar, vertegenwoordigen de polen van een generator die gebruik maakt van het principe van de dynamo van Faraday, waarbij de koperdraden hier worden vervangen door een snel bewegend geïoniseerd gas (66).”

Voetnoten

1. Plasma and Flames – The Burning Question (PDF) gepubliceerd 2008 door de Coalition for Plasma Science
2. Contemporary Physics Education Project
3. Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion (1984) Springer, 421 pages, ISBN 0306413329 ACADEMIC BOOK
4. Chen, Ibid. Pagina 12.
5. A. von Engel en J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, door L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pagina’s 99-144)
6. Kenneth Lang at Tufts University
7. Kenneth R. Lang, Sun, earth, and sky, Springer, 2006, ISBN 0387304568, ISBN 9780387304564, 284 pagina’s. (Pagina 25)
8. M. Ikeya, “Aardbevingen en dieren: van volkslegendes tot wetenschap”, World Scientific, 2004, ISBN 9812385916 ISBN 9789812385918, 295 blz. Pagina 196
9. A. von Engel en J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, door L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pagina’s 142-143)
10. A. von Engel en J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, door L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pagina’s 143)

Zie ook

• A. Von Engel & J. R. Cozens, “Origin of Excessive Ionization in Flames”, Nature 202, 480 (02 mei 1964). “Het is reeds lang bekend dat verbrandingsreacties van het type dat in vlammen optreedt, soms gepaard gaan met een extreem hoge graad van ionisatie en excitatie van het vlamgas (Ref: Gaydon, A. G. , and Wolfhard, H. G., Flames (Chapman and Hall, London, 1960).”

• “Is vuur een plasma?” op de website Physics Forum.
• What’s In A Candle Flame? – Video op YouTube