Nel processo di combustione si forma una fiamma la cui struttura è dovuta alle sostanze che reagiscono. La sua struttura è suddivisa in regioni a seconda degli indicatori di temperatura.
Definizione
Le fiamme sono chiamate gas caldi, in cui componenti o sostanze del plasma sono presenti in una forma solida dispersa. Eseguono trasformazioni di tipo fisico e chimico, accompagnate da luminescenza, rilascio di energia termica e riscaldamento.
La presenza di particelle ioniche e radicaliche in un mezzo gassoso ne caratterizza la conducibilità elettrica e il comportamento speciale in un campo elettromagnetico.
Cosa sono le fiamme
Di solito questo è il nome dei processi associati alla combustione. Rispetto all'aria, la densità del gas è inferiore, ma le alte temperature fanno aumentare il gas. È così che si formano le fiamme, che sono lunghe e corte. Spesso c'è una transizione graduale da una forma all' altra.
Fiamma: struttura e struttura
Per determinare l'aspetto del fenomeno descritto, è sufficiente accendere un fornello a gas. La fiamma non luminosa risultante non può essere definita omogenea. Visivamente, ce ne sono trearee principali. A proposito, lo studio della struttura della fiamma mostra che diverse sostanze bruciano con la formazione di un diverso tipo di torcia.
Quando una miscela di gas e aria brucia, si forma prima una corta torcia, il cui colore ha sfumature blu e viola. Il nucleo è visibile in esso: verde-blu, simile a un cono. Considera questa fiamma. La sua struttura è divisa in tre zone:
- Separare l'area preparatoria in cui viene riscaldata la miscela di gas e aria in uscita dal foro del bruciatore.
- Segue la zona in cui avviene la combustione. Occupa la parte superiore del cono.
- Quando manca il flusso d'aria, il gas non brucia completamente. Vengono rilasciati ossido di carbonio bivalente e residui di idrogeno. La loro postcombustione avviene nella terza area, dove c'è l'accesso all'ossigeno.
Ora consideriamo separatamente i diversi processi di combustione.
Candela accesa
Accendere una candela è come bruciare un fiammifero o un accendino. E la struttura della fiamma di una candela ricorda un flusso di gas caldo, che viene sollevato a causa delle forze di galleggiamento. Il processo inizia con il riscaldamento dello stoppino, seguito dall'evaporazione della paraffina.
La zona più bassa all'interno e adiacente al thread è chiamata prima regione. Ha un leggero bagliore blu a causa della grande quantità di carburante, ma del piccolo volume della miscela di ossigeno. Qui si realizza il processo di combustione incompleta delle sostanze con rilascio di monossido di carbonio, che viene ulteriormente ossidato.
Prima zonacircondato da un secondo guscio luminoso, che caratterizza la struttura della fiamma della candela. Vi entra un volume maggiore di ossigeno, che provoca la continuazione della reazione ossidativa con la partecipazione delle molecole di carburante. Gli indicatori di temperatura qui saranno più alti che nella zona oscura, ma insufficienti per la decomposizione finale. È nelle prime due aree che appare un effetto luminoso quando le goccioline di combustibile incombusto e le particelle di carbone vengono fortemente riscaldate.
La seconda zona è circondata da un guscio sottile con valori di temperatura elevati. Molte molecole di ossigeno vi entrano, il che contribuisce alla completa combustione delle particelle di carburante. Dopo che le sostanze sono state ossidate, l'effetto luminoso non si osserva nella terza zona.
Schema
Per chiarezza, presentiamo alla tua attenzione l'immagine di una candela accesa. Il modello di fiamma include:
- Prima o area scura.
- Seconda zona luminosa.
- Terzo guscio trasparente.
Il filo della candela non brucia, ma avviene solo la carbonizzazione dell'estremità piegata.
Lampada a spirito ardente
Piccoli serbatoi di alcol sono spesso usati per esperimenti chimici. Si chiamano lampade ad alcool. Lo stoppino del bruciatore è impregnato di combustibile liquido versato attraverso il foro. Ciò è facilitato dalla pressione capillare. Una volta raggiunta la parte superiore libera dello stoppino, l'alcol inizia ad evaporare. Allo stato di vapore, viene dato alle fiamme e brucia a una temperatura non superiore a 900 ° C.
La fiamma della lampada dello spirito ha una forma normale, è quasi incolore, con una leggera sfumaturablu. Le sue zone non sono così chiaramente visibili come quelle di una candela.
Al bruciatore ad alcol, dal nome dello scienziato Bartel, l'inizio del fuoco si trova sopra la griglia incandescente del bruciatore. Questo approfondimento della fiamma porta ad una diminuzione del cono scuro interno, e la sezione centrale esce dal foro, che è considerato il più caldo.
Caratteristiche del colore
Emissioni di diversi colori di fiamma, causate da transizioni elettroniche. Sono anche chiamati termici. Quindi, come risultato della combustione della componente idrocarburica nell'aria, la fiamma blu è dovuta al rilascio del composto H-C. E quando vengono emesse particelle CC, la torcia diventa rosso-arancione.
È difficile vedere la struttura della fiamma, la cui chimica include composti di acqua, anidride carbonica e monossido di carbonio, il legame OH. Le sue lingue sono praticamente incolori, poiché le particelle di cui sopra emettono radiazioni ultraviolette e infrarosse quando vengono bruciate.
Il colore della fiamma è interconnesso con indicatori di temperatura, con la presenza in essa di particelle ioniche, che appartengono ad una certa emissione o spettro ottico. Pertanto, la combustione di alcuni elementi porta a un cambiamento nel colore del fuoco nel bruciatore. Le differenze nella colorazione della torcia sono associate alla disposizione degli elementi in diversi gruppi del sistema periodico.
Incendio per la presenza di radiazioni relative allo spettro visibile, studia lo spettroscopio. Allo stesso tempo, si è riscontrato che anche le sostanze semplici del sottogruppo generale hanno una colorazione simile della fiamma. Per chiarezza, la combustione del sodio viene utilizzata come test per questometallo. Quando vengono portate alla fiamma, le lingue diventano di un giallo brillante. In base alle caratteristiche del colore, la riga del sodio è isolata nello spettro di emissione.
I metalli alcalini sono caratterizzati dalla proprietà di una rapida eccitazione della radiazione luminosa delle particelle atomiche. Quando i composti a bassa volatilità di tali elementi vengono introdotti nel fuoco di un becco Bunsen, viene colorato.
L'esame spettroscopico mostra le linee caratteristiche nell'area visibile all'occhio umano. La velocità di eccitazione della radiazione luminosa e la semplice struttura spettrale sono strettamente correlate all'elevata caratteristica elettropositiva di questi metalli.
Caratteristica
La classificazione della fiamma si basa sulle seguenti caratteristiche:
- stato aggregato dei composti in fiamme. Si presentano in forma gassosa, aerodispersa, solida e liquida;
- un tipo di radiazione che può essere incolore, luminosa e colorata;
- velocità di distribuzione. C'è una diffusione veloce e una lenta;
- altezza della fiamma. La struttura può essere corta o lunga;
- carattere di movimento delle miscele reagenti. Assegna movimento pulsante, laminare e turbolento;
- percezione visiva. Le sostanze bruciano con una fiamma fumosa, colorata o trasparente;
- indicatore di temperatura. La fiamma può essere a bassa temperatura, fredda e ad alta temperatura.
- stato della fase combustibile - agente ossidante.
L'accensione avviene per diffusione o premiscelazione di principi attivi.
Regione di ossidazione e riduzione
Il processo di ossidazione avviene in una zona poco appariscente. Lei è la più calda e si trova in alto. In esso, le particelle di carburante subiscono una combustione completa. E la presenza di eccesso di ossigeno e carenza di carburante porta a un intenso processo di ossidazione. Questa funzione dovrebbe essere utilizzata quando si riscaldano oggetti sopra il bruciatore. Ecco perché la sostanza è immersa nella parte superiore della fiamma. Tale combustione procede molto più velocemente.
Le reazioni di riduzione avvengono nella parte centrale e inferiore della fiamma. Contiene una grande scorta di sostanze combustibili e una piccola quantità di O2 molecole che svolgono la combustione. Quando i composti contenenti ossigeno vengono introdotti in queste aree, l'elemento O viene scisso.
Il processo di scissione del solfato ferroso viene utilizzato come esempio di fiamma riducente. Quando FeSO4 entra nella parte centrale della fiamma del bruciatore, prima si riscalda e poi si decompone in ossido ferrico, anidride e anidride solforosa. In questa reazione si osserva la riduzione di S con una carica da +6 a +4.
Fiamma di saldatura
Questo tipo di incendio si forma come risultato della combustione di una miscela di gas o vapore liquido con ossigeno in aria pulita.
Un esempio è la formazione di una fiamma ossiacetilenica. Evidenzia:
- zona centrale;
- area di recupero media;
- zona di fine bagliore.
Così tanti brucianomiscele gas-ossigeno. Le differenze nel rapporto tra acetilene e ossidante portano a un diverso tipo di fiamma. Può essere una struttura normale, carburante (acetilenica) e ossidante.
Teoricamente, il processo di combustione incompleta dell'acetilene in ossigeno puro può essere caratterizzato dalla seguente equazione: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (la reazione richiede una mole di O2).
L'idrogeno molecolare e il monossido di carbonio risultanti reagiscono con l'ossigeno dell'aria. I prodotti finali sono acqua e monossido di carbonio tetravalente. L'equazione è simile a questa: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Questa reazione richiede 1,5 moli di ossigeno. Sommando O2, risulta che 2,5 mol vengono spese per 1 mol di HCCH. E poiché in pratica è difficile trovare ossigeno perfettamente puro (spesso presenta una leggera contaminazione da impurità), il rapporto tra O2 e HCCH sarà compreso tra 1,10 e 1,20.
Quando il rapporto tra ossigeno e acetilene è inferiore a 1,10, si verifica una fiamma di carburazione. La sua struttura ha un nucleo allargato, i suoi contorni diventano sfocati. Da un tale incendio viene emessa fuliggine, a causa della mancanza di molecole di ossigeno.
Se il rapporto tra i gas è maggiore di 1, 20, si ottiene una fiamma ossidante con un eccesso di ossigeno. Le sue molecole in eccesso distruggono gli atomi di ferro e altri componenti del bruciatore d'acciaio. In una tale fiamma, la parte nucleare diventa corta e appuntita.
Lettura della temperatura
Ogni zona di fuoco di candele o bruciatori hai loro valori dovuti all'apporto di molecole di ossigeno. La temperatura di una fiamma libera nelle sue diverse parti varia da 300 °C a 1600 °C.
Un esempio è una fiamma laminare e diffusa, che è formata da tre gusci. Il suo cono è costituito da un'area scura con una temperatura fino a 360 ° C e una mancanza di un agente ossidante. Sopra c'è una zona luminosa. Il suo indicatore di temperatura va da 550 a 850 °C, che contribuisce alla decomposizione della miscela termica combustibile e alla sua combustione.
L'area esterna è appena visibile. In esso, la temperatura della fiamma raggiunge i 1560 ° C, il che è dovuto alle caratteristiche naturali delle molecole di combustibile e alla velocità di ingresso dell'agente ossidante. Qui è dove la combustione è più vigorosa.
Le sostanze si accendono in diverse condizioni di temperatura. Quindi, il magnesio metallico brucia solo a 2210 °C. Per molti solidi, la temperatura della fiamma è di circa 350°C. Fiammiferi e cherosene possono prendere fuoco a 800°C, mentre il legno può accendersi da 850°C a 950°C.
Una sigaretta brucia con una fiamma la cui temperatura varia da 690 a 790 °C, e in una miscela di propano-butano da 790 °C a 1960 °C. La benzina si accende a 1350°C. La fiamma dell'alcool che brucia ha una temperatura non superiore a 900°C.
