Die beiden Hauptflammenarten sind die Diffusionsflamme, bei der Oxidator und Brennstoff allmählich ineinander diffundieren, und die Vormischflamme, bei der Oxidator und Brennstoff vorgemischt sind und die Flamme kürzer und heißer ist. Diffusionsflammen, wie bei Kerzen und Waldbränden, sind in erster Linie rot oder rot/orange und reflektieren die Schwarzkörperemissionen erhitzter Rußpartikel, während vorgemischte Flammen das Emissionsspektrum des zu brennenden Stoffes stark widerspiegeln, das von gelb bis grün reicht. Flammen entstehen durch exotherme chemische Reaktionen, dh Reaktionen mit einer Nettowärmeleistung. Chemische Reaktionen, die Wärme absorbieren, werden als endotherm bezeichnet.
Eine Flamme tritt auf, wenn sich ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel, normalerweise Luft oder Sauerstoff, bei ausreichender Hitze vermischen. Unsere Vorfahren nutzten die Hitze der Flamme zum Wärmen und Kochen seit vor 1 bis 1.8 Millionen Jahren. Bedeutende Übergänge in der Geschichte, wie der Übergang zwischen der Steinzeit und der Bronzezeit, wurden durch unsere Fähigkeit bestimmt, eine Flamme einer bestimmten Temperatur aufrechtzuerhalten.
Kupfer zum Beispiel, der Hauptbestandteil von Bronze, benötigt zum Schmelzen eine Flamme von 1,984 °C. Zum Vergleich: Die Temperatur einer Kerze beträgt 1,084.62 °C und eine Kerosinfackel etwa 2,552 °C. Ein Autogenbrenner brennt bei einer Temperatur von 1,400 ° F (2,372 ° C). Die nukleare „Flamme“, die eher durch Kernreaktionen als durch chemische Reaktionen im Herzen der Sonne erzeugt wird, beträgt 1,300 °F (5,432 °C).
Zu den üblichen brennbaren Materialien gehören Holz, Wachs, Fett, Kunststoffe, Propan und Benzin. Die meisten dieser Substanzen sind organisch, durchdrungen von energetischen chemischen Bindungen, die in lebenden Organismen erzeugt werden. Wie bei einer nuklearen Kettenreaktion erhitzt die von brennenden Molekülen freigesetzte Wärme wiederum benachbarte Moleküle so weit, dass sie zerfallen und weiter Wärme freigesetzt wird. Der Zyklus wird fortgesetzt, bis eines der entscheidenden Elemente der Flamme – Brennstoff, Oxidationsmittel oder Wärme – entfernt ist.
Obwohl die Flamme zu den nützlichsten Naturphänomenen gehört, die vom Menschen genutzt werden, gehört sie auch zu den gefährlichsten. Außer Kontrolle geratene Brände haben im Laufe der Geschichte Millionen von Menschenleben gefordert und Tausende von Städten zerstört. Derzeit werden humanitäre Anstrengungen unternommen, um Menschen in Entwicklungsländern billige LCD-Beleuchtung zur Verfügung zu stellen, wodurch die Häufigkeit von Brandverletzungen verringert und Treibstoffkosten eingespart werden.