火焰（源自拉丁语flamma）是火中可见的气态部分。它是由发生在薄区中的高度放热反应引起的。非常热的火焰热到足以具有被认为是等离子体的足够密度的电离气体成分。
火焰的颜色和温度取决于参与燃烧的燃料的类型，例如，当打火机被拿到蜡烛上时。所施加的热量导致蜡烛蜡中的燃料分子蒸发。在这种状态下，它们可以很容易地与空气中的氧气发生反应，在随后的放热反应中释放出足够的热量，以蒸发更多的燃料，从而维持稳定的火焰。火焰的高温使汽化的燃料分子分解，形成各种不完全燃烧产物和自由基，然后这些产物相互反应，并与参与反应的氧化剂发生反应。火焰中足够的能量将激发一些瞬态反应中间体中的电子，例如次甲基自由基（CH）和双原子碳（C2），这导致当这些物质释放其多余的能量时发射可见光（见下面的光谱，以解释哪些特定的自由基物质产生哪些特定的颜色）。当火焰的燃烧温度升高时（如果火焰中含有未燃烧的碳或其他物质的小颗粒），火焰发出的电磁辐射的平均能量也会升高（见黑体）。
除了氧气之外，还可以使用其他氧化剂来产生火焰。氢气在氯气中燃烧产生火焰，并在此过程中释放出气态氯化氢（HCl）作为燃烧产物。另一种可能的化学化合物是联氨和四氧化二氮，四氧化二氮是自燃物质，通常用于火箭发动机。含氟聚合物可用于提供氟作为金属燃料的氧化剂，例如在镁/特氟隆/氟橡胶组合物中。
火焰中发生的化学动力学非常复杂，通常涉及大量化学反应和中间物质，其中大多数是自由基。例如，众所周知的化学动力学方案GRI-Mech使用53种物质和325个基元反应来描述沼气的燃烧。
存在将所需的燃烧成分分配到火焰的不同方法。在扩散火焰中，氧气和燃料相互扩散；火焰发生在它们相遇的地方。在预混火焰中，氧气和燃料预先预混，这导致不同类型的火焰。蜡烛火焰（扩散火焰）通过燃料的蒸发而起作用，燃料在热气体的层流中上升，然后与周围的氧气混合并燃烧。
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