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.

массу вохдуха находят по формуле:

m = ρ : v

w=c*u^2/2;

u=корень(2*w/c)=корень(2*0.3/20*10^-6)=30000 в

до увеличения напряжение было u0=u/2=15000 в.

w0=c*u0^2/2=20*10^-6*225*10^6/2=2250 дж