¿Por qué aumentar la temperatura de algo como la madera o el papel no les prende fuego?

Antes de responder a su pregunta, es importante comprender cómo se produce la ignición de un material sólido. Para combustibles que contienen hidrógeno y carbón como el papel, la ignición es un fenómeno de fase gaseosa. No es el sólido en sí mismo el que se enciende. Antes de que un material sólido pueda encenderse, debe convertirse parcialmente en un gas volátil (combustible). Esto generalmente requiere calor. Son los gases combustibles en la superficie del sólido los que realmente se encienden, no el sólido en sí. El proceso de descomposición de un sólido para generar gas combustible se denomina pirólisis. Los productos gaseosos inflamables de la pirólisis deben mezclarse con oxígeno (aire) en la proporción adecuada para estar en lo que se denomina el rango inflamable.

La ignición de la mezcla gas/aire producida al calentar el papel puede ocurrir de dos formas. Si continúa aumentando la temperatura de la mezcla, es posible que alcance lo que se denomina su temperatura de autoignición y se encienda. Este sería el mecanismo para el libro en una sartén caliente. Alternativamente, exponerlo a una fuente de ignición piloto, como una llama o un arco externo, también puede encender la mezcla. Ese sería tu libro rodeado de aire y expuesto a una llama. La temperatura de la mezcla a la que esto ocurre se denomina temperatura de ignición pilotada o temperatura de ignición instantánea. En términos generales, la temperatura de encendido pilotado (flash) es menor que la temperatura de encendido automático.

Volviendo al papel y a su libro, @StudyStudy mencionó Fahrenheit 451. Eso (233 C) resulta ser la temperatura de autoignición del papel, popularizada por el libro del mismo nombre. La prueba original utilizada para determinar esa temperatura proviene de la norma ASTM 1929 "Método de prueba estándar para determinar las temperaturas de ignición de los plásticos", aunque la prueba no se limita a los plásticos. La temperatura de ignición pilotada (flash) usando la prueba ASTM es de aproximadamente 177 C, que es menor que la temperatura de ignición automática.

Ahora consideremos su libro en una sartén. Dado que no hay llama ni arco sobre la sartén, cualquier ignición que pudiera ocurrir sería auto (auto) ignición. Considerando todo lo demás, como se señaló anteriormente, la ignición automática requiere que el gas esté a temperaturas más altas que la ignición que involucra una fuente piloto (llama o arco). Además, el calentamiento se produce en la superficie inferior del libro. Gran parte de este calor se aleja de la superficie calentada hacia la masa del libro por conducción de calor, así como hacia el aire circundante por convección. Se evita que la mayoría de los productos gaseosos de pirólisis que se pueden producir en el fondo se mezclen con el aire, lo cual es esencial para la ignición. El aire circundante sobre la bandeja diluye los productos gaseosos que escapan a la superficie inferior. Lo que probablemente obtendrá es un libro con el fondo carbonizado pero sin llamas.

Si el libro está rodeado de aire sujeto a una llama externa, la temperatura mucho más alta de la llama puede causar rápidamente pirólisis (descomposición térmica) e ignición de los vapores resultantes.

Espero que esto ayude.

La sartén comienza a temperatura ambiente, digamos 20°C. La llama del gas comienza alrededor de los 2000°C. La temperatura de ignición del papel es de aproximadamente 200°C.

Entonces, la llama puede encender inmediatamente el papel, pero la sartén no puede hacerlo inmediatamente porque debe calentarse. La sartén puede encender el papel si la llama puede calentar la sartén y el papel a la temperatura de ignición. Sin embargo, dependiendo de la sartén, es posible que la sartén no alcance la temperatura de ignición del papel si pierde calor lo suficientemente rápido al aire circundante.