V procesu zgorevanja nastane plamen, katerega struktura je posledica reakcijskih snovi. Njegova struktura je razdeljena na regije glede na temperaturne indikatorje.
Definicija
Plameni imenujemo vroči plini, v katerih so komponente ali snovi plazme prisotne v trdni dispergirani obliki. Izvajajo fizikalne in kemične transformacije, ki jih spremlja luminiscenca, sproščanje toplotne energije in segrevanje.
Prisotnost ionskih in radikalnih delcev v plinastem mediju je značilna za njegovo električno prevodnost in posebno obnašanje v elektromagnetnem polju.
Kaj so plameni
Običajno je to ime procesov, povezanih z izgorevanjem. V primerjavi z zrakom je gostota plina manjša, vendar visoke temperature povzročijo dvig plina. Tako nastanejo plameni, ki so dolgi in kratki. Pogosto pride do gladkega prehoda iz ene oblike v drugo.
Plamen: struktura in struktura
Za določitev videza opisanega pojava je dovolj, da prižgemo plinski gorilnik. Nastalega nesvetlečega plamena ne moremo imenovati homogenega. Vizualno so trijeglavna področja. Mimogrede, študija strukture plamena kaže, da različne snovi gorijo s tvorbo različne vrste bakle.
Ko zgori mešanica plina in zraka, najprej nastane kratka bakla, katere barva ima modre in vijolične odtenke. V njem je vidno jedro - zeleno-modro, ki spominja na stožec. Razmislite o tem plamenu. Njegova struktura je razdeljena na tri cone:
- Ločite pripravljalno območje, v katerem se segreva mešanica plina in zraka, ko izstopa iz luknje za gorilnik.
- Temu sledi območje, v katerem pride do izgorevanja. Ona zaseda vrh stožca.
- Pri pomanjkanju pretoka zraka plin ne zgori popolnoma. Sproščajo se ostanki dvovalentnega ogljikovega oksida in vodika. Njihovo dogorevanje poteka v tretjem območju, kjer je dostop kisika.
Sedaj razmislimo o različnih procesih zgorevanja ločeno.
gorenje sveč
Prižiganje sveče je kot prižiganje vžigalice ali vžigalnika. In struktura plamena sveče spominja na vroč plinski tok, ki se zaradi vzgonskih sil vleče navzgor. Postopek se začne s segrevanjem stenja, ki mu sledi izhlapevanje parafina.
Najnižje območje znotraj in ob niti se imenuje prvo območje. Ima rahel modri sijaj zaradi velike količine goriva, vendar majhne prostornine mešanice kisika. Tukaj poteka proces nepopolnega zgorevanja snovi s sproščanjem ogljikovega monoksida, ki se dodatno oksidira.
Prvo območjeobdan s svetlečo drugo lupino, ki označuje strukturo plamena sveče. Vanj vstopi večja količina kisika, kar povzroči nadaljevanje oksidativne reakcije s sodelovanjem molekul goriva. Indikatorji temperature bodo tukaj višji kot v temnem območju, vendar nezadostni za končno razgradnjo. Prav na prvih dveh območjih se pojavi svetlobni učinek, ko se kapljice neizgorelega goriva in delcev premoga močno segrejejo.
Drugo območje je obdano s subtilno lupino z visokimi temperaturnimi vrednostmi. Vanj vstopi veliko molekul kisika, kar prispeva k popolnemu zgorevanju delcev goriva. Ko se snovi oksidirajo, se svetlobni učinek v tretjem območju ne opazi.
Shematski
Za jasnost vam predstavljamo podobo goreče sveče. Vzorec plamena vključuje:
- Prvo ali temno območje.
- Drugo svetlobno območje.
- Tretja prozorna lupina.
Niti sveče ne gori, ampak pride samo do pooglenitve upognjenega konca.
goreča žgana svetilka
Majhni rezervoarji alkohola se pogosto uporabljajo za kemične poskuse. Imenujejo se alkoholne svetilke. Stenj gorilnika je impregniran s tekočim gorivom, ki se vlije skozi luknjo. To olajša kapilarni tlak. Ko doseže prosti vrh stenja, začne alkohol izhlapevati. V parnem stanju se zažge in gori pri temperaturi največ 900 ° C.
Plamen žgane svetilke je normalne oblike, je skoraj brezbarven, z rahlim odtenkommodra. Njegove cone niso tako jasno vidne kot pri sveči.
Pri alkoholnem gorilniku, poimenovanem po znanstveniku Bartelu, se začetek ognja nahaja nad žarečo mrežo gorilnika. To poglabljanje plamena vodi do zmanjšanja notranjega temnega stožca, srednji del pa izstopi iz luknje, ki velja za najbolj vroče.
barvna značilnost
Emisije različnih barv plamena, ki jih povzročajo elektronski prehodi. Imenujejo se tudi termični. Torej, kot posledica zgorevanja ogljikovodikove komponente v zraku, je modri plamen posledica sproščanja spojine H-C. In ko se oddajajo delci C-C, se svetilka obarva oranžno rdeče.
Težko je videti strukturo plamena, katerega kemija vključuje spojine vode, ogljikovega dioksida in ogljikovega monoksida, vez OH. Njegovi jeziki so praktično brezbarvni, saj zgornji delci pri gorenju oddajajo ultravijolično in infrardeče sevanje.
Barva plamena je med seboj povezana s temperaturnimi indikatorji, s prisotnostjo v njem ionskih delcev, ki pripadajo določenemu emisijskemu oziroma optičnemu spektru. Tako gorenje nekaterih elementov povzroči spremembo barve ognja v gorilniku. Razlike v obarvanosti perja so povezane z razporeditvijo elementov v različnih skupinah periodnega sistema.
Ogenj za prisotnost sevanja, povezanega z vidnim spektrom, preučite spektroskop. Hkrati je bilo ugotovljeno, da imajo tudi preproste snovi iz splošne podskupine podobno obarvanost plamena. Zaradi jasnosti se kot test za to uporablja zgorevanje natrijakovinski. Ko jih prinesemo v ogenj, postanejo jeziki svetlo rumeni. Na podlagi barvnih značilnosti je natrijeva črta izolirana v emisijskem spektru.
Za alkalijske kovine je značilna lastnost hitrega vzbujanja svetlobnega sevanja atomskih delcev. Ko nizkohlapne spojine takšnih elementov vnesemo v ogenj Bunsenovega gorilnika, se ta obarva.
Spektroskopska preiskava kaže značilne črte na območju, ki je vidno človeškemu očesu. Hitrost vzbujanja svetlobnega sevanja in preprosta spektralna struktura sta tesno povezana z visoko elektropozitivno lastnostjo teh kovin.
značilnost
Razvrstitev plamenov temelji na naslednjih značilnostih:
- agregatno stanje gorečih spojin. Na voljo so v plinastih, aerodispergiranih, trdnih in tekočih oblikah;
- vrsta sevanja, ki je lahko brezbarvna, svetleča in obarvana;
- hitrost distribucije. Obstaja hitro in počasi širjenje;
- višina plamena. Struktura je lahko kratka ali dolga;
- značaj gibanja reakcijskih zmesi. Dodeli pulzirajoče, laminarno, turbulentno gibanje;
- vizualna percepcija. Snovi gorijo z dimljenim, barvnim ali prozornim plamenom;
- indikator temperature. Plamen je lahko nizka temperatura, hladna in visoka temperatura.
- stanje faze goriva - oksidant.
Vžig nastane kot posledica difuzije ali predhodnega mešanja učinkovin.
Območje oksidacije in redukcije
Proces oksidacije poteka na neopaznem območju. Ona je najbolj vroča in se nahaja na vrhu. V njem so delci goriva podvrženi popolnemu zgorevanju. In prisotnost presežka kisika in pomanjkanja goriva vodi do intenzivnega procesa oksidacije. To funkcijo je treba uporabiti pri segrevanju predmetov nad gorilnikom. Zato je snov potopljena v zgornji del plamena. Takšno izgorevanje poteka veliko hitreje.
Redukcijske reakcije potekajo v osrednjem in spodnjem delu plamena. Vsebuje veliko zalogo gorljivih snovi in majhno količino O2 molekul, ki izvajajo izgorevanje. Ko v ta področja vnesemo spojine, ki vsebujejo kisik, pride do izločanja elementa O.
Proces cepljenja železovega sulfata se uporablja kot primer redukcijskega plamena. Ko FeSO4 pride v osrednji del plamena gorilnika, se najprej segreje in nato razpade na železov oksid, anhidrid in žveplov dioksid. Pri tej reakciji opazimo zmanjšanje S z nabojem od +6 do +4.
Varilni plamen
Ta vrsta požara nastane kot posledica zgorevanja mešanice plina ali tekoče pare s kisikom v čistem zraku.
Primer je tvorba oksi-acetilenskega plamena. Poudarja:
- jedrna cona;
- srednje območje obnovitve;
- končna cona flare.
Toliko gorimešanice plina in kisika. Razlike v razmerju acetilena in oksidanta vodijo do drugačne vrste plamena. Lahko je normalna, karburizirajoča (acetilenska) in oksidirajoča struktura.
Teoretično lahko proces nepopolnega zgorevanja acetilena v čistem kisiku označimo z naslednjo enačbo: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reakcija zahteva en mol O2).
Nastala molekularna vodik in ogljikov monoksid reagirata s kisikom v zraku. Končni produkti so voda in štirivalentni ogljikov monoksid. Enačba izgleda takole: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Ta reakcija zahteva 1,5 mol kisika. Ko seštejemo O2, se izkaže, da se za 1 mol HCCH porabi 2,5 mola. In ker je v praksi težko najti popolnoma čist kisik (pogosto je rahlo onesnažen z nečistočami), bo razmerje med O2 in HCCH 1,10 do 1,20.
Ko je razmerje med kisikom in acetilenom manjše od 1,10, se pojavi naogljični plamen. Njegova struktura ima povečano jedro, njeni obrisi postanejo zamegljeni. Zaradi pomanjkanja kisikovih molekul se iz takšnega ognja oddajajo saj.
Če je razmerje plinov večje od 1, 20, dobimo oksidacijski plamen s presežkom kisika. Njegove presežne molekule uničijo atome železa in druge komponente jeklenega gorilnika. V takem plamenu postane jedrski del kratek in koničast.
Odčitki temperature
Vsaka sveča ali požarno območje gorilnika imanjihove vrednosti zaradi oskrbe z molekulami kisika. Temperatura odprtega ognja v njegovih različnih delih se giblje od 300 °C do 1600 °C.
Primer je difuzijski in laminarni plamen, ki ga tvorijo tri lupine. Njegov stožec je sestavljen iz temnega območja s temperaturo do 360 ° C in pomanjkanjem oksidanta. Nad njim je žareča cona. Njegov temperaturni indikator se giblje od 550 do 850 °C, kar prispeva k razgradnji toplotno gorljive mešanice in njenemu zgorevanju.
Zunanje območje je komaj vidno. V njem temperatura plamena doseže 1560 ° C, kar je posledica naravnih značilnosti molekul goriva in hitrosti vstopa oksidanta. Tu je gorenje najmočnejše.
Snovi se vžgejo pri različnih temperaturnih pogojih. Torej kovinski magnezij gori le pri 2210 °C. Za veliko trdnih snovi je temperatura plamena približno 350 °C. Vžigalice in kerozin se lahko vžgejo pri 800°C, les pa od 850°C do 950°C.
Cigareta gori s plamenom, katerega temperatura variira od 690 do 790 °C, v mešanici propan-butana pa od 790 °C do 1960 °C. Bencin se vžge pri 1350°C. Plamen gorečega alkohola ima temperaturo največ 900 ° C.
