I forbrenningsprosessen dannes det en flamme hvis struktur skyldes de reagerende stoffene. Strukturen er delt inn i regioner avhengig av temperaturindikatorer.
Definition
Flammer kalles varme gasser, der plasmakomponenter eller stoffer er tilstede i fast dispergert form. De utfører transformasjoner av fysisk og kjemisk type, ledsaget av luminescens, frigjøring av termisk energi og oppvarming.
Tilstedeværelsen av ioniske og radikale partikler i et gassformig medium karakteriserer dets elektriske ledningsevne og spesielle oppførsel i et elektromagnetisk felt.
Hva er flammer
Vanligvis er dette navnet på prosessene knyttet til forbrenning. Sammenlignet med luft er gasstettheten lavere, men høye temperaturer får gassen til å stige. Slik dannes flammer, som er lange og korte. Ofte er det en jevn overgang fra en form til en annen.
Flame: struktur og struktur
For å bestemme utseendet til det beskrevne fenomenet er det nok å tenne en gassbrenner. Den resulterende ikke-lysende flammen kan ikke kalles homogen. Visuelt er det trehovedområder. Studiet av strukturen til flammen viser forresten at forskjellige stoffer brenner med dannelsen av en annen type fakkel.
Når en blanding av gass og luft brenner, dannes det først en kort fakkel, hvis farge har blå og lilla nyanser. Kjernen er synlig i den - grønnblå, som ligner en kjegle. Tenk på denne flammen. Strukturen er delt inn i tre soner:
- Skill det forberedende området der blandingen av gass og luft varmes opp når den kommer ut av brennerhullet.
- Den etterfølges av sonen der forbrenningen skjer. Hun opptar toppen av kjeglen.
- Når det er mangel på luftstrøm, brenner ikke gassen helt. Rester av toverdig karbonoksid og hydrogen frigjøres. Etterforbrenningen deres finner sted i det tredje området, hvor det er oksygentilgang.
La oss nå vurdere forskjellige forbrenningsprosesser separat.
stearinlys
Å brenne et lys er som å brenne en fyrstikk eller lighter. Og strukturen til en lysflamme ligner en varm gasstrøm, som trekkes opp på grunn av flytekrefter. Prosessen starter med oppvarming av veken, etterfulgt av fordampning av parafinen.
Den laveste sonen innenfor og ved siden av tråden kalles den første regionen. Den har en lett blå glød på grunn av den store mengden drivstoff, men det lille volumet av oksygenblandingen. Her gjennomføres prosessen med ufullstendig forbrenning av stoffer med frigjøring av karbonmonoksid, som oksideres ytterligere.
Første soneomgitt av et lysende andre skall, som karakteriserer strukturen til lysflammen. Et større volum oksygen kommer inn i det, noe som forårsaker fortsettelsen av den oksidative reaksjonen med deltakelse av brenselmolekyler. Temperaturindikatorer her vil være høyere enn i den mørke sonen, men utilstrekkelig for endelig nedbrytning. Det er i de to første områdene at en lyseffekt oppstår når dråpene av uforbrent drivstoff og kullpartikler varmes opp kraftig.
Den andre sonen er omgitt av et subtilt skall med høye temperaturverdier. Mange oksygenmolekyler kommer inn i den, noe som bidrar til fullstendig forbrenning av drivstoffpartikler. Etter at stoffene er oksidert, observeres ikke lyseffekten i den tredje sonen.
Skjematisk
For klarhetens skyld presenterer vi bildet av et brennende stearinlys. Flammemønster inkluderer:
- Første eller mørke område.
- Andre lysende sone.
- Tredje gjennomsiktig skall.
Tråden på stearinlyset brenner ikke, men bare forkullingen av den bøyde enden oppstår.
Brennende ånd-lampe
Små tanker med alkohol brukes ofte til kjemiske eksperimenter. De kalles spritlamper. Brennerveken er impregnert med flytende drivstoff som helles gjennom hullet. Dette forenkles av kapillærtrykk. Når man når den frie toppen av veken, begynner alkoholen å fordampe. I damptilstand settes den i brann og brenner ved en temperatur på ikke mer enn 900 °C.
flammen til spritlampen har normal form, den er nesten fargeløs, med en liten fargetoneblå. Dens soner er ikke like godt synlige som for et stearinlys.
Ved spritbrenneren, oppk alt etter vitenskapsmannen Bartel, er begynnelsen av brannen plassert over brennerens glødende gitter. Denne utdypingen av flammen fører til en reduksjon i den indre mørke kjeglen, og midtdelen kommer ut av hullet, som regnes som det varmeste.
Fargekarakteristikk
Utslipp av forskjellige flammefarger, forårsaket av elektroniske overganger. De kalles også termiske. Så, som et resultat av forbrenningen av hydrokarbonkomponenten i luften, skyldes den blå flammen frigjøringen av H-C-forbindelsen. Og når C-C-partikler slippes ut, blir fakkelen oransjerød.
Det er vanskelig å se strukturen til flammen, hvis kjemi inkluderer forbindelser av vann, karbondioksid og karbonmonoksid, OH-bindingen. Dens tunger er praktisk t alt fargeløse, siden partiklene ovenfor sender ut ultrafiolett og infrarød stråling når de brennes.
Fargen på flammen er sammenkoblet med temperaturindikatorer, med tilstedeværelsen av ioniske partikler i den, som tilhører et bestemt emisjons- eller optisk spektrum. Dermed fører brenning av noen elementer til en endring i fargen på brannen i brenneren. Forskjeller i fargen på fakkelen er assosiert med arrangementet av elementer i forskjellige grupper av det periodiske systemet.
Brann for tilstedeværelse av stråling relatert til det synlige spekteret, studer spektroskopet. Samtidig ble det funnet at enkle stoffer fra den generelle undergruppen også har en lignende farging av flammen. For klarhetens skyld brukes natriumforbrenning som en test for dettemetall. Når de bringes inn i flammen, blir tungene knallgule. Basert på fargekarakteristikkene er natriumlinjen isolert i emisjonsspekteret.
Alkalimetaller er preget av egenskapen til rask eksitasjon av lysstråling fra atompartikler. Når lavflyktige forbindelser av slike grunnstoffer introduseres i ilden til en bunsenbrenner, blir den farget.
Spektroskopisk undersøkelse viser karakteristiske linjer i området som er synlig for det menneskelige øyet. Eksiteringshastigheten til lysstråling og den enkle spektralstrukturen er nært knyttet til den høye elektropositive egenskapen til disse metallene.
Karakteristisk
Flameklassifisering er basert på følgende egenskaper:
- aggregert tilstand av brennende forbindelser. De kommer i gassformig, aerodispergert, fast og flytende form;
- en type stråling som kan være fargeløs, lysende og farget;
- distribusjonshastighet. Det er rask og langsom spredning;
- flammehøyde. Strukturen kan være kort eller lang;
- karakter av bevegelse av reagerende blandinger. Tildel pulserende, laminær, turbulent bevegelse;
- visuell persepsjon. Stoffer brenner med en røykfylt, farget eller gjennomsiktig flamme;
- temperaturindikator. Flammen kan være lav temperatur, kald og høy temperatur.
- tilstanden til fasedrivstoffet - oksidasjonsmiddel.
Tennelse oppstår som et resultat av diffusjon eller forhåndsblanding av aktive ingredienser.
Oksidasjons- og reduksjonsregion
Oksidasjonsprosessen foregår i en usynlig sone. Hun er den hotteste og ligger på toppen. I den gjennomgår drivstoffpartiklene fullstendig forbrenning. Og tilstedeværelsen av oksygenoverskudd og drivstoffmangel fører til en intensiv oksidasjonsprosess. Denne funksjonen bør brukes ved oppvarming av gjenstander over brenneren. Det er derfor stoffet er nedsenket i den øvre delen av flammen. Slik forbrenning går mye raskere.
Reduksjonsreaksjoner finner sted i den sentrale og nedre delen av flammen. Den inneholder en stor tilførsel av brennbare stoffer og en liten mengde O2 molekyler som utfører forbrenning. Når oksygenholdige forbindelser introduseres i disse områdene, sp altes O-elementet.
Jernsulfat-sp altningsprosessen brukes som et eksempel på en reduserende flamme. Når FeSO4 kommer inn i den sentrale delen av brennerflammen, varmes den først opp og brytes deretter ned til jernoksid, anhydrid og svoveldioksid. I denne reaksjonen observeres reduksjonen av S med en ladning fra +6 til +4.
Sveiseflamme
Denne typen brann dannes som et resultat av forbrenning av en blanding av gass eller flytende damp med oksygen i ren luft.
Et eksempel er dannelsen av en oksy-acetylen-flamme. Den fremhever:
- kjernesone;
- middels restitusjonsområde;
- endesone for fakkel.
Så mange brennergass-oksygenblandinger. Forskjeller i forholdet mellom acetylen og oksidasjonsmiddel fører til en annen type flamme. Den kan være normal, karburiserende (acetylenisk) og oksiderende struktur.
Teoretisk sett kan prosessen med ufullstendig forbrenning av acetylen i rent oksygen karakteriseres ved følgende ligning: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reaksjonen krever ett mol O2).
Det resulterende molekylære hydrogenet og karbonmonoksidet reagerer med luftoksygen. Sluttproduktene er vann og fireverdig karbonmonoksid. Ligningen ser slik ut: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Denne reaksjonen krever 1,5 mol oksygen. Når man summerer O2, viser det seg at 2,5 mol brukes på 1 mol HCCH. Og siden det i praksis er vanskelig å finne helt rent oksygen (ofte har det en liten forurensning med urenheter), vil forholdet mellom O2 og HCCH være 1,10 til 1,20.
Når forholdet mellom oksygen og acetylen er mindre enn 1,10, oppstår en karburerende flamme. Strukturen har en forstørret kjerne, konturene blir uklare. Det avgis sot fra en slik brann, på grunn av mangel på oksygenmolekyler.
Hvis forholdet mellom gasser er større enn 1, 20, oppnås en oksiderende flamme med et overskudd av oksygen. Dens overflødige molekyler ødelegger jernatomer og andre komponenter i stålbrenneren. I en slik flamme blir atomdelen kort og spiss.
Temperaturavlesninger
Hvert lys eller brenner brannsone harderes verdier på grunn av tilførsel av oksygenmolekyler. Temperaturen til en åpen flamme i de forskjellige delene varierer fra 300 °C til 1600 °C.
Et eksempel er en diffusjons- og laminær flamme, som er dannet av tre skjell. Dens kjegle består av et mørkt område med en temperatur på opptil 360 ° C og mangel på et oksidasjonsmiddel. Over det er en glødesone. Temperaturindikatoren varierer fra 550 til 850 ° C, noe som bidrar til dekomponeringen av den termisk brennbare blandingen og forbrenningen.
Det ytre området er knapt synlig. I den når flammetemperaturen 1560 ° C, noe som skyldes de naturlige egenskapene til drivstoffmolekyler og hastigheten på inngangen til oksidasjonsmidlet. Det er her brenningen er sterkest.
Stoffer antennes under forskjellige temperaturforhold. Så metallisk magnesium brenner bare ved 2210 °C. For mange faste stoffer er flammetemperaturen ca. 350°C. Fyrstikker og parafin kan antennes ved 800°C, mens tre kan antennes fra 850°C til 950°C.
En sigarett brenner med en flamme hvis temperatur varierer fra 690 til 790 °C, og i en propan-butanblanding fra 790 °C til 1960 °C. Bensin antennes ved 1350°C. Flammen til brennende alkohol har en temperatur på ikke mer enn 900 °C.
