El fuego es una tecnología antigua que ha ayudado a dar forma a la evolución humana. Nuestros antepasados utilizaban el fuego para protegerse, cocinar y conservar los alimentos. Se reunieron alrededor de un fuego parpadeante para compartir historias, transmitir conocimientos culturales y construir una comunidad.
Hoy en día, el fuego es una importante herramienta industrial. Sigue estando entretejido en nuestra vida y rituales diarios (piense en apagar las velas de su pastel de cumpleaños).
Como sucedió hace millones de años, el fuego puede moldear nuestros paisajes y tiene el poder de devastar y rejuvenecer ecosistemas enteros.
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El fuego es muy familiar y, sin embargo, puede resultar difícil de definir. ¿Qué es realmente el fuego?
Comencemos con una pregunta que es un poco más fácil de responder.
¿Cuáles son los ingredientes del fuego?
Para encender un fuego necesitamos tres cosas: combustible (algo que quemar), oxígeno y una chispa inicial o fuente de calor. Esto se conoce como el triángulo del fuego, pero también se podría llamar al combustible y al oxígeno “reactivos” y al calor inicial “energía de activación”.
En un incendio forestal, la materia orgánica (como la madera) proporciona el combustible. El oxígeno está disponible en el aire y la energía de activación podría provenir de diversas fuentes, como rayos o actividades humanas.
Si eliminamos uno de los reactivos, el fuego no puede seguir ardiendo. Para extinguir un incendio forestal, se puede eliminar el calor rociando el fuego con agua. El agua se convierte en vapor, que también apaga el fuego al desplazar el aire. El combustible puede ser consumido por el propio incendio o eliminado preventivamente mediante quemas culturales o de reducción de riesgos.
El principal “producto” del fuego es la energía, junto con los gases dióxido de carbono y vapor de agua. Cuando hay más combustible que oxígeno para quemar, como es el caso de un incendio forestal, puede haber productos adicionales.
Uno de ellos es el hollín, que son pequeñas partículas de carbono medio quemadas. Estos productos interactúan para proporcionar lo que sentimos y vemos cuando experimentamos el fuego.
El calor que sentimos en un fuego proviene de la energía que se irradia hacia el exterior en forma de calor. Los productos de gas caliente se elevan porque son menos densos que el aire más frío que los rodea. Los gases llevan consigo partículas de hollín que brillan de color amarillo anaranjado debido a su alta temperatura.
En un incendio forestal o en una fogata, lo que experimentamos como llamas es el hollín incandescente. En realidad, las llamas se extienden muy por encima de donde podemos verlas. A medida que el hollín asciende, se enfría y emite luz en colores que no podemos ver, como la luz infrarroja.
Entonces ¿qué es el fuego?
Obviamente no es ni líquido ni sólido. Si bien las llamas involucran gases calientes, las llamas solo existen mientras arde el fuego. No existen en un estado estable por sí solos y no podemos recoger las llamas en un recipiente como lo haríamos con el CO₂ o el vapor de agua. Por tanto, las llamas y el fuego no son gases.
También podemos descartar el plasma, el cuarto estado de la materia. El plasma es similar a un gas extremadamente caliente pero con algunas diferencias clave.
Un plasma contiene tanta energía térmica que los átomos del plasma se ionizan, lo que significa que ya no pueden retener todos sus electrones. El plasma es como una sopa de partículas cargadas, tanto electrones como átomos ionizados, que pueden conducir electricidad y responder a un campo magnético.
En las zonas más calientes de los incendios más intensos, es posible que haya suficientes átomos ionizados para formar zonas de plasma débil. Sin embargo, el plasma no es estable por sí solo y el fuego, en su conjunto, no se comporta como un plasma.
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De hecho, el fuego no es materia en absoluto. El fuego es un proceso. Es un tipo de reacción química llamada combustión.
Un proceso exclusivo de la Tierra
Los gases y el plasma están en todas partes del universo, pero el fuego tal como lo experimentamos (con llamas visibles alimentadas por oxígeno) parece ser exclusivo de la Tierra.
La Tierra misma se formó a partir de polvo y gas alrededor de un Sol joven, que es tan caliente que casi en su totalidad es plasma. El universo alberga billones de galaxias, cada una llena de estrellas y posibles sistemas planetarios, por lo que hay mucho gas y plasma ahí fuera.
Mientras tanto, nuestra Tierra es el único lugar del universo donde se sabe que es posible el fuego.
Esto se debe a que uno de los ingredientes clave del fuego (un suministro estable de oxígeno) es un subproducto de la vida. Y hasta donde sabemos, la vida sólo existe aquí en la Tierra.
Emma Brown, profesora de Matemáticas y Física, CQUniversity Australia
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.