În procesul de ardere se formează o flacără, a cărei structură se datorează substanțelor care reacţionează. Structura sa este împărțită în regiuni în funcție de indicatorii de temperatură.
Definiție
Flăcările sunt numite gaze fierbinți, în care componentele sau substanțele plasmatice sunt prezente sub formă solidă dispersată. Ei efectuează transformări de tip fizic și chimic, însoțite de luminiscență, degajare de energie termică și încălzire.
Prezența particulelor ionice și radicalice într-un mediu gazos îi caracterizează conductivitatea electrică și comportamentul special într-un câmp electromagnetic.
Ce sunt flăcările
De obicei, acesta este numele proceselor asociate cu arderea. În comparație cu aerul, densitatea gazului este mai mică, dar temperaturile ridicate provoacă creșterea gazului. Așa se formează flăcările, care sunt lungi și scurte. Adesea, există o tranziție lină de la o formă la alta.
Flacă: structură și structură
Pentru a determina aspectul fenomenului descris, este suficient să aprindeți un arzător cu gaz. Flacăra neluminoasă rezultată nu poate fi numită omogenă. Vizual, sunt treidomenii principale. Apropo, studiul structurii flăcării arată că diferite substanțe ard cu formarea unui alt tip de torță.
Când arde un amestec de gaz și aer, se formează mai întâi o torță scurtă, a cărei culoare are nuanțe de albastru și violet. Miezul este vizibil în el - verde-albastru, asemănător cu un con. Luați în considerare această flacără. Structura sa este împărțită în trei zone:
- Separați zona pregătitoare în care amestecul de gaz și aer este încălzit pe măsură ce iese din orificiul arzătorului.
- Este urmat de zona în care are loc arderea. Ea ocupă partea de sus a conului.
- Când există o lipsă de flux de aer, gazul nu arde complet. Se eliberează oxid de carbon divalent și reziduuri de hidrogen. Postarderea lor are loc în a treia zonă, unde există acces la oxigen.
Acum, să luăm în considerare diferite procese de ardere separat.
Arderea lumânărilor
Arderea unei lumânări este ca și cum ați arde un chibrit sau o brichetă. Și structura flăcării unei lumânări seamănă cu un curent de gaz fierbinte, care este tras în sus din cauza forțelor de plutire. Procesul începe cu încălzirea fitilului, urmată de evaporarea parafinei.
Zona cea mai de jos din interior și adiacentă firului se numește prima zonă. Are o ușoară strălucire albastră datorită cantității mari de combustibil, dar volumului mic al amestecului de oxigen. Aici, procesul de ardere incompletă a substanțelor se realizează cu eliberarea de monoxid de carbon, care este oxidat în continuare.
Prima zonăînconjurat de o a doua carcasă luminoasă, care caracterizează structura flăcării lumânării. Un volum mai mare de oxigen intră în el, ceea ce determină continuarea reacției oxidative cu participarea moleculelor de combustibil. Indicatorii de temperatură aici vor fi mai mari decât în zona întunecată, dar insuficienti pentru descompunerea finală. În primele două zone apare un efect luminos atunci când picăturile de combustibil nearse și particulele de cărbune sunt puternic încălzite.
A doua zonă este înconjurată de o înveliș subtil cu temperaturi ridicate. Multe molecule de oxigen intră în el, ceea ce contribuie la arderea completă a particulelor de combustibil. După ce substanțele sunt oxidate, efectul luminos nu se observă în zona a treia.
Schematic
Pentru claritate, vă prezentăm atenției imaginea unei lumânări aprinse. Modelul de flacără include:
- Prima zonă sau întunecată.
- A doua zonă luminoasă.
- A treia carcasă transparentă.
Firul lumânării nu arde, ci are loc doar carbonizarea capătului îndoit.
Lampa cu spirit aprins
Rezervele mici de alcool sunt adesea folosite pentru experimente chimice. Se numesc lămpi cu alcool. Fitilul arzătorului este impregnat cu combustibil lichid turnat prin orificiu. Acest lucru este facilitat de presiunea capilară. La atingerea vârfului liber al fitilului, alcoolul începe să se evapore. În stare de vapori, este incendiat și arde la o temperatură de cel mult 900 ° C.
Flacăra lămpii cu spirit are o formă normală, este aproape incoloră, cu o ușoară nuanțăalbastru. Zonele sale nu sunt la fel de clar vizibile ca cele ale unei lumânări.
La arzătorul cu alcool, numit după omul de știință Bartel, începutul incendiului este situat deasupra grilei incandescente a arzătorului. Această adâncire a flăcării duce la o scădere a conului întunecat interior, iar secțiunea din mijloc iese din gaură, care este considerată cea mai fierbinte.
Caracteristică de culoare
Emisii de diferite culori ale flăcării, cauzate de tranzițiile electronice. Se mai numesc si termice. Deci, ca urmare a arderii componentei de hidrocarbură în aer, flacăra albastră se datorează eliberării compusului H-C. Și când sunt emise particule C-C, lanterna devine portocaliu-roșu.
Este greu de văzut structura flăcării, a cărei chimie include compuși ai apei, dioxid de carbon și monoxid de carbon, legătura OH. Limbile sale sunt practic incolore, deoarece particulele de mai sus emit radiații ultraviolete și infraroșii atunci când sunt arse.
Culoarea flăcării este interconectată cu indicatorii de temperatură, cu prezența particulelor ionice în ea, care aparțin unui anumit spectru de emisie sau optic. Astfel, arderea unor elemente duce la schimbarea culorii focului din arzator. Diferențele de colorare a penei sunt asociate cu aranjarea elementelor în diferite grupuri ale sistemului periodic.
Foc pentru prezența radiațiilor legate de spectrul vizibil, studiază spectroscopul. În același timp, s-a constatat că substanțele simple din subgrupa generală au și o colorare similară a flăcării. Pentru claritate, arderea sodiului este folosită ca test pentru aceastametal. Când sunt aduse în flacără, limbile devin galbene strălucitoare. Pe baza caracteristicilor de culoare, linia de sodiu este izolată în spectrul de emisie.
Metalele alcaline se caracterizează prin proprietatea de excitare rapidă a radiației luminoase a particulelor atomice. Când compuși puțin volatili ai unor astfel de elemente sunt introduși în focul unui arzător Bunsen, acesta este colorat.
Examinarea spectroscopică arată linii caracteristice în zona vizibilă pentru ochiul uman. Viteza de excitare a radiației luminoase și structura spectrală simplă sunt strâns legate de caracteristica electropozitivă ridicată a acestor metale.
Caracteristic
Clasificarea flăcării se bazează pe următoarele caracteristici:
- stare agregată a compușilor de ardere. Ele vin în forme gazoase, aerodispersate, solide și lichide;
- un tip de radiație care poate fi incoloră, luminoasă și colorată;
- viteza de distribuție. Există o răspândire rapidă și lentă;
- înălțimea flăcării. Structura poate fi scurtă sau lungă;
- caracter de mișcare a amestecurilor care reacţionează. Alocați mișcări pulsatorii, laminare, turbulente;
- percepție vizuală. Substanțele ard cu o flacără fumurie, colorată sau transparentă;
- indicator de temperatură. Flacăra poate fi la temperatură scăzută, rece și la temperatură ridicată.
- starea fazei combustibil - agent oxidant.
Aprinderea are loc ca urmare a difuzării sau preamestecării ingredientelor active.
Regiune de oxidare și reducere
Procesul de oxidare are loc într-o zonă discretă. Ea este cea mai tare și este situată în vârf. În ea, particulele de combustibil suferă ardere completă. Iar prezența excesului de oxigen și a deficitului de combustibil duce la un proces intens de oxidare. Această caracteristică trebuie utilizată atunci când încălziți obiecte peste arzător. De aceea substanța este scufundată în partea superioară a flăcării. O astfel de ardere are loc mult mai repede.
Reacțiile de reducere au loc în părțile centrale și inferioare ale flăcării. Conține o cantitate mare de substanțe combustibile și o cantitate mică de molecule O2 care efectuează arderea. Atunci când în aceste zone sunt introduși compuși care conțin oxigen, are loc eliminarea elementului O.
Procedeul de scindare a sulfatului feros este folosit ca exemplu de flacără reducătoare. Când FeSO4 intră în partea centrală a flăcării arzătorului, mai întâi se încălzește și apoi se descompune în oxid feric, anhidridă și dioxid de sulf. În această reacție, se observă reducerea lui S cu o sarcină de la +6 la +4.
Flacara de sudura
Acest tip de incendiu se formează ca urmare a arderii unui amestec de gaz sau vapori lichizi cu oxigen în aer curat.
Un exemplu este formarea unei flăcări de oxiacetilenă. Evidențiază:
- zonă centrală;
- zonă de recuperare medie;
- zonă de capăt de semnalizare.
Ard atât de multeamestecuri gaz-oxigen. Diferențele în raportul dintre acetilenă și oxidant conduc la un tip diferit de flacără. Poate fi o structură normală, cementantă (acetilenică) și oxidantă.
Teoretic, procesul de ardere incompletă a acetilenei în oxigen pur poate fi caracterizat prin următoarea ecuație: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reacția necesită un mol de O2).
Hidrogenul molecular rezultat și monoxidul de carbon reacţionează cu oxigenul din aer. Produsele finite sunt apa și monoxidul de carbon tetravalent. Ecuația arată astfel: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Această reacție necesită 1,5 moli de oxigen. Când însumăm O2, se dovedește că 2,5 moli sunt cheltuiți pe 1 mol de HCCH. Și deoarece în practică este dificil să găsești oxigen perfect pur (adesea are o ușoară contaminare cu impurități), raportul dintre O2 la HCCH va fi de 1,10 la 1,20.
Când raportul dintre oxigen și acetilenă este mai mic de 1,10, apare o flacără de cementare. Structura sa are un nucleu lărgit, contururile sale devin neclare. Un astfel de incendiu emite funingine, din cauza lipsei de molecule de oxigen.
Dacă raportul gazelor este mai mare de 1, 20, atunci se obține o flacără oxidantă cu un exces de oxigen. Moleculele sale în exces distrug atomii de fier și alte componente ale arzătorului din oțel. Într-o astfel de flacără, partea nucleară devine scurtă și ascuțită.
Citituri de temperatură
Fiecare zonă de foc pentru lumânare sau arzător arevalorile lor datorate aprovizionării cu molecule de oxigen. Temperatura unei flăcări deschise în diferitele sale părți variază de la 300 °C la 1600 °C.
Un exemplu este o flacără de difuzie și laminare, care este formată din trei cochilii. Conul său este format dintr-o zonă întunecată cu o temperatură de până la 360 ° C și o lipsă a unui agent oxidant. Deasupra ei este o zonă de strălucire. Indicatorul său de temperatură variază de la 550 la 850 ° C, ceea ce contribuie la descompunerea amestecului termic combustibil și la arderea acestuia.
Zona exterioară este abia vizibilă. În ea, temperatura flăcării atinge 1560 ° C, ceea ce se datorează caracteristicilor naturale ale moleculelor de combustibil și vitezei de intrare a agentului de oxidare. Aici arderea este cea mai viguroasă.
Substanțele se aprind în diferite condiții de temperatură. Deci, magneziul metalic arde doar la 2210 °C. Pentru multe solide, temperatura flăcării este de aproximativ 350°C. Chibriturile și kerosenul se pot aprinde la 800°C, în timp ce lemnul se poate aprinde de la 850°C la 950°C.
O țigară arde cu o flacără a cărei temperatură variază de la 690 la 790 °C, iar într-un amestec propan-butan de la 790 °C la 1960 °C. Benzina se aprinde la 1350°C. Flacăra alcoolului care arde are o temperatură de cel mult 900 ° C.
