I forbrændingsprocessen dannes en flamme, hvis struktur skyldes de reagerende stoffer. Dens struktur er opdelt i områder afhængigt af temperaturindikatorer.
Definition
Flammer kaldes varme gasser, hvori plasmakomponenter eller stoffer er til stede i fast dispergeret form. De udfører transformationer af den fysiske og kemiske type, ledsaget af luminescens, frigivelse af termisk energi og opvarmning.
Tilstedeværelsen af ioniske og radikale partikler i et gasformigt medium karakteriserer dets elektriske ledningsevne og særlige adfærd i et elektromagnetisk felt.
Hvad er flammer
Norm alt er dette navnet på de processer, der er forbundet med forbrænding. Sammenlignet med luft er gasdensiteten lavere, men høje temperaturer får gassen til at stige. Sådan dannes flammer, som er lange og korte. Ofte er der en glidende overgang fra en form til en anden.
Flame: struktur og struktur
For at bestemme udseendet af det beskrevne fænomen er det nok at tænde en gasbrænder. Den resulterende ikke-lysende flamme kan ikke kaldes homogen. Visuelt er der trehovedområder. Studiet af flammens struktur viser i øvrigt, at forskellige stoffer brænder med dannelsen af en anden type fakkel.
Når en blanding af gas og luft brænder, dannes der først en kort fakkel, hvis farve har blå og lilla nuancer. Kernen er synlig i den - grøn-blå, der ligner en kegle. Overvej denne flamme. Dens struktur er opdelt i tre zoner:
- Adskil det forberedende område, hvor blandingen af gas og luft opvarmes, når den kommer ud af brænderhullet.
- Den efterfølges af den zone, hvor forbrændingen finder sted. Hun indtager toppen af keglen.
- Når der er mangel på luftgennemstrømning, brænder gassen ikke helt. Divalent carbonoxid- og hydrogenrester frigives. Deres efterforbrænding finder sted i det tredje område, hvor der er iltadgang.
Lad os nu overveje forskellige forbrændingsprocesser separat.
stearinlys brænder
At brænde et lys er som at brænde en tændstik eller lighter. Og strukturen af en stearinlysflamme ligner en varm gasstrøm, som trækkes op på grund af flydende kræfter. Processen begynder med opvarmning af vægen, efterfulgt af fordampning af paraffinen.
Den laveste zone inde i og ved siden af tråden kaldes den første region. Den har en let blå glød på grund af den store mængde brændstof, men det lille volumen af iltblandingen. Her udføres processen med ufuldstændig forbrænding af stoffer med frigivelse af kulilte, som oxideres yderligere.
Første zoneomgivet af en lysende anden skal, som kendetegner lysflammens struktur. Et større volumen ilt kommer ind i det, hvilket forårsager fortsættelsen af den oxidative reaktion med deltagelse af brændstofmolekyler. Temperaturindikatorer her vil være højere end i den mørke zone, men utilstrækkelige til endelig nedbrydning. Det er i de første to områder, at der opstår en lysende effekt, når dråberne af uforbrændt brændstof og kulpartikler opvarmes kraftigt.
Den anden zone er omgivet af en subtil skal med høje temperaturværdier. Mange iltmolekyler kommer ind i det, hvilket bidrager til fuldstændig forbrænding af brændstofpartikler. Efter at stofferne er oxideret, observeres lyseffekten ikke i den tredje zone.
Skematisk
For klarhedens skyld præsenterer vi billedet af et brændende stearinlys for din opmærksomhed. Flammemønster inkluderer:
- Første eller mørke område.
- Anden lysende zone.
- Tredje gennemsigtig skal.
Lysets tråd brænder ikke, men kun forkulningen af den bøjede ende forekommer.
Brændende åndslampe
Små tanke med alkohol bruges ofte til kemiske eksperimenter. De kaldes spritlamper. Brændervægen er imprægneret med flydende brændstof hældt gennem hullet. Dette lettes af kapillartryk. Når man når den frie top af vægen, begynder alkoholen at fordampe. I damptilstand antændes den og brænder ved en temperatur på højst 900 °C.
Spritlampens flamme har en normal form, den er næsten farveløs, med en let farvetoneblå. Dens zoner er ikke så tydeligt synlige som et stearinlys.
Ved spritbrænderen, opkaldt efter videnskabsmanden Bartel, er begyndelsen af ilden placeret over brænderens glødetråd. Denne uddybning af flammen fører til et fald i den indre mørke kegle, og midtersektionen kommer ud af hullet, som anses for at være det varmeste.
Farvekarakteristik
Emissioner af forskellige flammefarver, forårsaget af elektroniske overgange. De kaldes også termiske. Så som et resultat af forbrændingen af kulbrintekomponenten i luften, skyldes den blå flamme frigivelsen af H-C-forbindelsen. Og når der udsendes C-C-partikler, bliver faklen orangerød.
Det er svært at se strukturen af flammen, hvis kemi omfatter forbindelser af vand, kuldioxid og kulilte, OH-bindingen. Dens tunger er praktisk t alt farveløse, da ovennævnte partikler udsender ultraviolet og infrarød stråling, når de forbrændes.
Flammens farve er forbundet med temperaturindikatorer med tilstedeværelsen af ioniske partikler i den, som tilhører et bestemt emissions- eller optisk spektrum. Afbrændingen af nogle elementer fører således til en ændring i farven på ilden i brænderen. Forskelle i farven på faklen er forbundet med arrangementet af elementer i forskellige grupper af det periodiske system.
Ild for tilstedeværelsen af stråling relateret til det synlige spektrum, undersøg spektroskopet. Samtidig fandt man ud af, at simple stoffer fra den generelle undergruppe også har en lignende farvning af flammen. For overskuelighedens skyld bruges natriumforbrænding som en test for dettemetal. Når de bringes i flammen, bliver tungerne lyse gule. Baseret på farveegenskaberne er natriumlinjen isoleret i emissionsspektret.
Alkalimetaller er karakteriseret ved egenskaben af hurtig excitation af lysstråling fra atomare partikler. Når lavtflygtige forbindelser af sådanne grundstoffer indføres i ilden på en bunsenbrænder, farves den.
Spektroskopisk undersøgelse viser karakteristiske linjer i området, der er synligt for det menneskelige øje. Lysstrålingens excitationshastighed og den simple spektrale struktur er tæt forbundet med disse metallers høje elektropositive karakteristika.
Karakteristisk
Flameklassificering er baseret på følgende egenskaber:
- aggregeret tilstand af brændende forbindelser. De kommer i gasformig, aerodispergeret, fast og flydende form;
- en type stråling, der kan være farveløs, lysende og farvet;
- distributionshastighed. Der er hurtig og langsom spredning;
- flammehøjde. Strukturen kan være kort eller lang;
- karakter af bevægelse af reagerende blandinger. Tildel pulserende, laminær, turbulent bevægelse;
- visuel opfattelse. Stoffer brænder med en røget, farvet eller gennemsigtig flamme;
- temperaturindikator. Flammen kan være lav temperatur, kold og høj temperatur.
- fasebrændstoffets tilstand - oxidationsmiddel.
Antænding opstår som et resultat af diffusion eller forblanding af aktive ingredienser.
Oxidations- og reduktionsområde
Oxidationsprocessen foregår i en upåfaldende zone. Hun er den hotteste og ligger øverst. I den gennemgår brændstofpartiklerne fuldstændig forbrænding. Og tilstedeværelsen af iltoverskud og brændstofmangel fører til en intensiv oxidationsproces. Denne funktion skal bruges ved opvarmning af genstande over brænderen. Derfor er stoffet nedsænket i den øverste del af flammen. En sådan forbrænding forløber meget hurtigere.
Reduktionsreaktioner finder sted i den centrale og nederste del af flammen. Den indeholder et stort udbud af brændbare stoffer og en lille mængde O2 molekyler, der udfører forbrænding. Når oxygenholdige forbindelser indføres i disse områder, sp altes O-elementet.
Jernsulfatsp altningsprocessen bruges som et eksempel på en reducerende flamme. Når FeSO4 kommer ind i den centrale del af brænderflammen, varmes den først op og nedbrydes derefter til jernoxid, anhydrid og svovldioxid. I denne reaktion observeres reduktionen af S med en ladning fra +6 til +4.
Svejseflamme
Denne type brand dannes som et resultat af forbrænding af en blanding af gas eller væskedamp med ilt i ren luft.
Et eksempel er dannelsen af en oxy-acetylenflamme. Det fremhæver:
- kernezone;
- medium restitutionsområde;
- flare-slutzone.
Så mange brændergas-ilt blandinger. Forskelle i forholdet mellem acetylen og oxidationsmiddel fører til en anden type flamme. Den kan være normal, karburiserende (acetylenisk) og oxiderende struktur.
Teoretisk set kan processen med ufuldstændig forbrænding af acetylen i ren oxygen karakteriseres ved følgende ligning: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reaktionen kræver et mol O2).
Den resulterende molekylære brint og kulilte reagerer med luftilt. Slutprodukterne er vand og tetravalent kulilte. Ligningen ser sådan ud: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Denne reaktion kræver 1,5 mol ilt. Når man opsummerer O2, viser det sig, at der bruges 2,5 mol på 1 mol HCCH. Og da det i praksis er svært at finde helt ren ilt (ofte har den en lille forurening med urenheder), vil forholdet mellem O2 og HCCH være 1,10 til 1,20.
Når forholdet mellem oxygen og acetylen er mindre end 1,10, opstår der en karburerende flamme. Dens struktur har en forstørret kerne, dens konturer bliver slørede. Sod udsendes fra sådan en brand på grund af manglen på iltmolekyler.
Hvis forholdet mellem gasser er større end 1, 20, opnås en oxiderende flamme med et overskud af oxygen. Dens overskydende molekyler ødelægger jernatomer og andre komponenter i stålbrænderen. I sådan en flamme bliver den nukleare del kort og spids.
Temperaturaflæsninger
Hver stearinlys eller brænder brandzone harderes værdier på grund af tilførslen af iltmolekyler. Temperaturen på en åben ild i dens forskellige dele varierer fra 300 °C til 1600 °C.
Et eksempel er en diffusions- og laminær flamme, som er dannet af tre skaller. Dens kegle består af et mørkt område med en temperatur på op til 360 ° C og mangel på et oxidationsmiddel. Over det er en glødezone. Dens temperaturindikator går fra 550 til 850 °C, hvilket bidrager til nedbrydningen af den termisk brændbare blanding og dens forbrænding.
Det ydre område er knapt synligt. I den når flammetemperaturen 1560 ° C, hvilket skyldes de naturlige egenskaber ved brændstofmolekyler og hastigheden for indtræden af oxidationsmidlet. Det er her afbrændingen er mest kraftig.
Stoffer antændes under forskellige temperaturforhold. Så metallisk magnesium brænder kun ved 2210 °C. For mange faste stoffer er flammetemperaturen omkring 350°C. Tændstikker og petroleum kan antændes ved 800°C, mens træ kan antændes fra 850°C til 950°C.
En cigaret brænder med en flamme, hvis temperatur varierer fra 690 til 790 °C, og i en propan-butan-blanding fra 790 °C til 1960 °C. Benzin antændes ved 1350°C. Flammen af brændende alkohol har en temperatur på højst 900 °C.
