Ngồi bên đống lửa trại, bạn có thể cảm nhận được hơi nóng, ngửi thấy mùi khói của củi, nghe tí tách. Nếu bạn đến quá gần, lửa sẽ làm bỏng mắt và đau mũi. Bạn nhìn chằm chằm không mệt mỏi vào ngọn lửa sáng này, nhìn nó nhấp nháy và thay đổi hình dạng. Nhưng chính xác thì bạn đang nhìn cái gì? Ngọn lửa rõ ràng không phải là chất rắn cũng không phải là chất lỏng. Khi trộn lẫn với không khí, chúng giống như khí hơn, nhưng dễ thấy hơn - và phù du hơn. Theo quan điểm khoa học, lửa khác với khí vì khí có thể tồn tại ở trạng thái không đổi, lửa sẽ tắt dần.
Có một quan niệm sai lầm rằng lửa là một dạng plasma, dạng vật chất thứ tư phát sinh khi các nguyên tử bị tước bỏ các electron. Không giống như các dạng vật chất khác, plasmas giống lửa hơn và chúng không tồn tại trên Trái đất ở trạng thái ổn định. Chúng chỉ xảy ra khi chất khí tiếp xúc với điện trường, hoặc bị quá nhiệt đến hàng nghìn độ. Ngược lại, các nhiên liệu như củi và giấy có thể cháy ở vài trăm độ - thấp hơn nhiệt độ thường được coi là quan trọng để plasma tồn tại.
Nếu lửa không phải là chất rắn, chất lỏng, chất khí hay plasma thì nó là gì? Trong thực tế, lửa thậm chí không phải là một chất. Đúng hơn, đó là trải nghiệm cảm giác của chúng ta về một phản ứng hóa học được gọi là quá trình đốt cháy. Theo một cách nào đó, lửa giống như sự thay đổi màu sắc của lá vào mùa thu, mùi của trái chín, hay sự rực rỡ của những con đom đóm. Đây là những dấu hiệu cảm nhận rằng một phản ứng hóa học đang diễn ra. Điều khác biệt ở lửa là nó thu hút đồng thời nhiều giác quan của cơ thể, tạo ra loại trải nghiệm sống động mà chúng ta mong đợi từ một thực thể vật chất.
Quá trình đốt cháy tạo ra trải nghiệm cảm giác đó, tất cả những gì cần là nhiên liệu, nhiệt độ và oxy. Khi gỗ trong lửa trại được đốt nóng đến mức bốc cháy, các thành tế bào bên trong nó sẽ bị phá vỡ, giải phóng đường và các phân tử khác vào không khí. Các phân tử này sau đó phản ứng với oxy trong không khí để tạo ra carbon dioxide và nước. Đồng thời, hơi ẩm bị mắc kẹt trong gỗ bốc hơi, khuếch tán, làm vỡ lớp gỗ xung quanh và cuối cùng thoát ra ngoài với âm thanh tanh tách thỏa mãn. Khi nhiệt độ của đám cháy tăng lên, khí cacbonic và nước được tạo ra từ quá trình đốt cháy bắt đầu khuếch tán.
Bây giờ chúng ít đông đúc hơn và chúng đang vươn lên từ một hình trụ dài và mỏng. Lực hấp dẫn gây ra sự lan rộng và tăng lên này, tạo ra hình nón đặc trưng
của ngọn lửa. Nếu không có trọng lực, các phân tử sẽ không bị phân tách theo mật độ, và ngọn lửa sẽ có hình dạng hoàn toàn khác.
Chúng ta có thể quan sát điều này bởi vì đốt cháy cũng tạo ra ánh sáng. Các phân tử phát ra ánh sáng khi bị đốt nóng, và màu sắc của ánh sáng phụ thuộc vào nhiệt độ của phân tử. Ngọn lửa nóng nhất có màu trắng hoặc xanh. Loại phân tử trong ngọn lửa cũng ảnh hưởng đến màu sắc của ngọn lửa. Ví dụ, các nguyên tử cacbon không phản ứng trong gỗ tạo ra những đám muội than nhỏ bốc lên từ ngọn lửa và phát ra ánh sáng màu vàng cam mà chúng ta thường thấy trong lửa trại. Và các hóa chất như đồng, clorua canxi và clorua kali có thể trộn các màu độc đáo của chúng vào đó.
Ngoài những ngọn lửa đầy màu sắc, lửa tiếp tục tạo ra nhiệt khi nó cháy. Nhiệt này giữ nhiệt độ nhiên liệu cao hơn điểm bắt lửa và do đó giữ cho ngọn lửa tiếp tục. Tuy nhiên, ngay cả những đám cháy nóng nhất cuối cùng cũng sẽ cạn kiệt nhiên liệu hoặc oxy. Sau đó những ngọn lửa bập bùng này phát ra tiếng rít cuối cùng và biến mất trong một làn khói, như thể chúng chưa bao giờ ở đó.