¿Por qué la llama del fuego va para arriba?

En un fuego se produce un proceso en el que el oxígeno que hay en el aire reacciona con un combustible. Las materias originales se transforman en otras, sobre todo gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua, aunque también pueden formarse sólidos muy finos (las cenizas, el humo, el hollín). No es magia, es química.

La característica principal de una combustión es que desprende una gran cantidad de calor. Ese calor procede de la energía almacenada en los enlaces químicos de los combustibles. Por ejemplo, en la madera o en los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo o el gas natural esos enlaces químicos se formaron en las plantas de las que proceden gracias a la intervención de la luz solar, lo que conocemos como fotosíntesis. La combustión es el proceso inverso: en él se destruye la materia orgánica para regenerar el dióxido de carbono y el agua que utilizaron las plantas. En este proceso se rompen aquellos enlaces creados por fotosíntesis y en los que, durante decenas y hasta millones de años, las plantas habían almacenado la energía del sol. Esa energía ahora liberada se desprende en forma de calor.

La gran cantidad de calor liberado hace que la temperatura de los gases que se producen en la combustión sea altísima, normalmente entre 1.000 y 2.000 grados centígrados. Cuando un gas se calienta, se expande, ocupa mayor volumen y se hace menos denso, lo que provoca que se eleve en la atmósfera. Es decir, que según el principio de Arquímedes “flota” en el aire.

Si provocáramos una combustión en ausencia de gravedad, las cosas serían distintas

Esa es la respuesta a por qué la llama va para arriba, porque está formada por gases producto de la combustión que al calentarse se expanden y suben. Y eso es así siempre, en las condiciones normales de la Tierra. Pero si provocáramos una combustión en ausencia de gravedad, las cosas serían distintas. En experimentos realizados en la Estación Espacial Internacional, se ha visto que las llamas no van para arriba. Las especiales condiciones de movimiento de la Estación Espacial hacen que en ella exista una situación de microgravedad, y por esa razón allí las llamas son redondas. Nuestro planeta ejerce una fuerza de atracción gravitatoria que es mayor sobre los gases fríos, más densos, que sobre los gases calientes, menos densos. Eso, como vimos al principio, hace que los gases de la combustión se vayan hacia arriba, y que la llama tenga su típica forma ahusada. En la Estación Espacial, en sus condiciones de microgravedad, esa diferencia no existe, así que los gases calientes se expanden hacia todas las direcciones de igual forma, no solamente hacia arriba. Y el resultado es una llama esférica.

En cuanto a la luz de la llama, también se debe a que está caliente. Toda la materia emite radiación, excepto si estuviera a la temperatura teórica más baja que se puede alcanzar: -273,15 ºC. Pero una buena parte de esa radiación no es luz visible, es decir, detectable por el ojo humano. Por ejemplo, nuestros cuerpos también emiten radiación, pero no es luz visible sino que está en la frecuencia infrarroja y por eso en la oscuridad puede “verse” a un ser humano vivo con dispositivos de detección de infrarrojos. Como las llamas tienen una temperatura muy superior a nuestro cuerpo, parte de su radiación está dentro de la zona visible del espectro electromagnético, y la vemos como luz. Además, su temperatura influye en su color. La luz de las llamas de temperatura más baja tiene un tono rojizo y las de mayor temperatura son de color anaranjado o amarillo. El color de la llama también puede verse modificado por la existencia en ella de sustancias que emiten luz de colores específicos, como las que se forman en la llama de un quemador de butano o gas natural y que le dan su brillante color azul.

La pregunta ha sido hecha por @Siranido vía Twitter

Flor Rodríguez Prieto. Doctora en Química. Catedrática de Química Física de la Universidad de Santiago de Compostela.

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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