Находится ли пламя костра в тепловом равновесии с окружающим воздухом?

нет конешно. температура костра (любого) на много больше чем окружающий воздух! поэтому она не может быть в тепловом равновесии!  

температура котсра не может быть в ковно весии с воздухом,так как воздух не может нагрется до температуры пото мучто воздух теплоизолятор.

1е-от температуры вещества. чем выше температура, тем боьше скорость малекул, и тем вероятнее что они вылятят из общей массы(испоряться)

2е-от рода вещества. чем больше молекулы, тем больше сила притяжения между ними, и им нужно больше энергии что бы испориться

3е-от внешней среды. энергия передаваемая или забераемая средой напрямую зависит, потому что от этого зависит температура вещества.

4е-от  площади испарения. чем больше площадь тем больше малекул за еденицу времени могут вылетить из вещества.

пусть r0-радиус кривизны траектории в начале движения.

r0=v0^2/an0, где v0 - начальная скорость, an = g*sin(alpha) -нормальное ускорение.

r1 - рад кривизны в верхней точки траектории.

r1 = v^2/an

v=vx=v0*sin(alpha), так как в верхней точке vy=0

an=g в верхней точке.

r0/r1=8 по условию => sin (alpha) = 1/2 => alpha = 30 градусов.

центр кривизны вершины находится на земной поверхности => r1=h

h  = (v0^2*(sin(alpha))^2)/g    - макс высота подъёма

приравняв, получим, что  центр кривинны траектории лежит на поверхности при любом угле.