В процеса на горене се образува пламък, чиято структура се дължи на реагиращите вещества. Структурата му е разделена на региони в зависимост от температурните показатели.
Определение
Пламъците се наричат горещи газове, в които плазмените компоненти или вещества присъстват в твърда дисперсна форма. Те извършват трансформации от физичен и химичен тип, придружени от луминисценция, отделяне на топлинна енергия и нагряване.
Наличието на йонни и радикални частици в газова среда характеризира нейната електрическа проводимост и специално поведение в електромагнитно поле.
Какво са пламъци
Обикновено това е името на процесите, свързани с горенето. В сравнение с въздуха, плътността на газа е по-ниска, но високите температури причиняват повишаване на газа. Така се образуват пламъци, които са дълги и къси. Често има плавен преход от една форма към друга.
Пламък: структура и структура
За да се определи появата на описаното явление, е достатъчно да запалите газова горелка. Полученият несветещ пламък не може да се нарече хомогенен. Визуално са триосновни области. Между другото, изследването на структурата на пламъка показва, че различни вещества изгарят с образуването на различен тип факла.
Когато смес от газ и въздух изгаря, първо се образува къса факла, чийто цвят има сини и лилави нюанси. В него се вижда сърцевината – зелено-синя, наподобяваща конус. Помислете за този пламък. Структурата му е разделена на три зони:
- Разделете подготвителната зона, в която сместа от газ и въздух се нагрява при излизане от отвора на горелката.
- Следва се от зоната, в която се извършва горене. Тя заема върха на конуса.
- Когато има липса на въздушен поток, газът не изгаря напълно. Освобождават се двувалентен въглероден оксид и водородни остатъци. Доизгарянето им става в третата зона, където има достъп на кислород.
Сега нека разгледаме отделно различните процеси на горене.
Свещи горят
Изгарянето на свещ е като изгарянето на кибрит или запалка. А структурата на пламъка на свещ прилича на горещ газов поток, който се издърпва нагоре поради плаващи сили. Процесът започва със загряване на фитила, последвано от изпаряване на парафина.
Най-ниската зона вътре и в съседство с нишката се нарича първа област. Има леко синьо сияние поради голямото количество гориво, но малкия обем на кислородната смес. Тук процесът на непълно изгаряне на веществата се извършва с отделяне на въглероден оксид, който допълнително се окислява.
Първа зоназаобиколен от светеща втора обвивка, която характеризира структурата на пламъка на свещта. В него влиза по-голям обем кислород, което предизвиква продължаване на окислителната реакция с участието на горивните молекули. Температурните показатели тук ще бъдат по-високи, отколкото в тъмната зона, но недостатъчни за окончателно разлагане. Именно в първите две зони се появява светещ ефект, когато капчиците неизгоряло гориво и частиците от въглища се нагряват силно.
Втората зона е заобиколена от фина обвивка с високи температурни стойности. В него влизат много кислородни молекули, което допринася за пълното изгаряне на горивните частици. След окисляване на веществата, светещият ефект не се наблюдава в третата зона.
Схема
За по-голяма яснота представяме на вашето внимание изображението на горяща свещ. Моделът на пламъка включва:
- Първа или тъмна зона.
- Втора светеща зона.
- Трета прозрачна обвивка.
Ношката на свещта не гори, а се получава само овъгляване на огънатия край.
Горяща спиртна лампа
Малки резервоари с алкохол често се използват за химически експерименти. Наричат се алкохолни лампи. Фитилът на горелката е импрегниран с течно гориво, излято през отвора. Това се улеснява от капилярното налягане. При достигане на свободния връх на фитила алкохолът започва да се изпарява. В състояние на пара се запалва и изгаря при температура не повече от 900 ° C.
Пламъкът на спиртната лампа е с нормална форма, почти безцветен, с лек оттенъксин. Зоните му не са толкова ясно видими като тези на свещ.
При горелката за алкохол, кръстена на учения Бартел, началото на огъня се намира над нажежаемата решетка на горелката. Това задълбочаване на пламъка води до намаляване на вътрешния тъмен конус и средната част излиза от дупката, която се счита за най-гореща.
Цветна характеристика
Емисии с различни цветове на пламъка, причинени от електронни преходи. Наричат се още термични. Така че, в резултат на изгарянето на въглеводородния компонент във въздуха, синият пламък се дължи на освобождаването на съединението H-C. И когато се отделят C-C частици, факлата става оранжево-червена.
Трудно е да се види структурата на пламъка, чиято химия включва съединения на вода, въглероден диоксид и въглероден оксид, OH връзката. Езиците му са практически безцветни, тъй като горните частици излъчват ултравиолетова и инфрачервена радиация при изгаряне.
Цветът на пламъка е взаимосвързан с температурните индикатори, с наличието на йонни частици в него, които принадлежат към определен емисионен или оптичен спектър. По този начин изгарянето на някои елементи води до промяна в цвета на огъня в горелката. Разликите в оцветяването на факела са свързани с подреждането на елементите в различни групи от периодичната система.
Огън за наличие на радиация, свързана с видимия спектър, проучете спектроскопа. В същото време беше установено, че простите вещества от общата подгрупа също имат подобно оцветяване на пламъка. За по-голяма яснота, горенето на натрий се използва като тест за товаметални. Когато се поставят в пламъка, езиците стават ярко жълти. Въз основа на цветовите характеристики, натриевата линия е изолирана в спектъра на излъчване.
Алкалните метали се характеризират със свойството на бързо възбуждане на светлинно излъчване на атомни частици. Когато нисколетливите съединения на такива елементи се вкарат в огъня на горелка на Бунзен, тя се оцветява.
Спектроскопското изследване показва характерни линии в областта, видима за човешкото око. Скоростта на възбуждане на светлинното лъчение и простата спектрална структура са тясно свързани с високата електроположителна характеристика на тези метали.
Характеристика
Класификацията на пламъка се основава на следните характеристики:
- агрегатно състояние на горящи съединения. Те идват в газообразна, аеродисперсна, твърда и течна форма;
- вид радиация, която може да бъде безцветна, светеща и цветна;
- скорост на разпространение. Има бързо и бавно разпространение;
- височина на пламъка. Структурата може да бъде къса или дълга;
- характер на движение на реагиращи смеси. Разпределете пулсиращо, ламинарно, турбулентно движение;
- визуално възприятие. Веществата горят с опушен, цветен или прозрачен пламък;
- индикатор за температура. Пламъкът може да бъде ниска температура, студена и висока температура.
- състояние на фазата гориво - окислител.
Запалването се получава в резултат на дифузия или предварително смесване на активни съставки.
Регион на окисление и редукция
Процесът на окисление протича в незабележима зона. Тя е най-горещата и се намира на върха. В него горивните частици претърпяват пълно изгаряне. А наличието на излишък от кислород и недостиг на гориво води до интензивен окислителен процес. Тази функция трябва да се използва при нагряване на предмети над горелката. Ето защо веществото се потапя в горната част на пламъка. Такова горене протича много по-бързо.
Реакциите на редукция протичат в централната и долната част на пламъка. Той съдържа голям запас от горими вещества и малко количество O2 молекули, които извършват горене. Когато кислородсъдържащи съединения се въвеждат в тези зони, O елементът се разцепва.
Процесът на разделяне на железен сулфат се използва като пример за редуциращ пламък. Когато FeSO4 попадне в централната част на пламъка на горелката, той първо се нагрява и след това се разлага на железен оксид, анхидрид и серен диоксид. При тази реакция се наблюдава намаляване на S със заряд от +6 до +4.
Заваръчен пламък
Този тип пожар се образува в резултат на изгаряне на смес от газ или течни пари с кислород в чист въздух.
Пример е образуването на кислородно-ацетиленов пламък. Той подчертава:
- основна зона;
- средна зона за възстановяване;
- осветена крайна зона.
Толкова много изгарятгазово-кислородни смеси. Разликите в съотношението на ацетилен и окислител водят до различен тип пламък. Може да бъде нормална, карбуризираща (ацетиленова) и окисляваща структура.
Теоретично процесът на непълно изгаряне на ацетилен в чист кислород може да се характеризира със следното уравнение: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (реакцията изисква един мол O2).
Резултантният молекулен водород и въглероден оксид реагират с кислород от въздуха. Крайните продукти са вода и четиривалентен въглероден окис. Уравнението изглежда така: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Тази реакция изисква 1,5 мола кислород. При сумиране на O2 се оказва, че 2,5 mol се изразходват за 1 mol HCCH. И тъй като на практика е трудно да се намери идеално чист кислород (често има леко замърсяване с примеси), съотношението на O2 към HCCH ще бъде 1,10 до 1,20.
Когато съотношението кислород към ацетилен е по-малко от 1,10, възниква карбуризиращ пламък. Структурата му е с разширено ядро, очертанията му стават размити. От такъв огън се отделят сажди поради липсата на кислородни молекули.
Ако съотношението на газовете е по-голямо от 1, 20, тогава се получава окислителен пламък с излишък от кислород. Излишните му молекули унищожават атомите на желязото и други компоненти на стоманената горелка. При такъв пламък ядрената част става къса и заострена.
Показания за температура
Всяка свещ или горилна зона иматехните стойности се дължат на доставката на кислородни молекули. Температурата на открит пламък в различните му части варира от 300 °C до 1600 °C.
Пример е дифузионен и ламинарен пламък, който се образува от три черупки. Конусът му се състои от тъмна зона с температура до 360 ° C и липса на окислител. Над него има светеща зона. Температурният му индикатор варира от 550 до 850 ° C, което допринася за разлагането на термично горимата смес и нейното изгаряне.
Външната област е едва видима. В него температурата на пламъка достига 1560 ° C, което се дължи на естествените характеристики на горивните молекули и скоростта на навлизане на окислителя. Това е мястото, където изгарянето е най-силно.
Веществата се запалват при различни температурни условия. Така че металният магнезий гори само при 2210 °C. За много твърди вещества температурата на пламъка е около 350°C. Кибрите и керосинът могат да се запалят при 800°C, докато дървесината може да се запали от 850°C до 950°C.
Цигарата гори с пламък, чиято температура варира от 690 до 790 °C, а в смес от пропан-бутан от 790 °C до 1960 °C. Бензинът се запалва при 1350°C. Пламъкът на горящ алкохол има температура не повече от 900 ° C.
