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.

записываю закон сохранения энергии

mgh=mv(2)/2

масса сокращается

gh=v(2)/2

выражаю высоту

h=2g/v(2)=30(2)/2*9.8н/кг=900/20=45метров