Как сделать реакцию горения

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 06.09.2024

Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем.

Мемориал славы в г. Сыктывкаре

Пламя, огонь, как одно из проявлений реакции горения, имеет и свое монументальное отражение. Яркий пример – мемориал славы в г. Сыктывкаре.

Об огне сложены сказки, легенды. В старину люди думали, что в огне живут маленькие ящерицы – духи огня. А были и такие, которые считали огонь божеством и строили в его честь храмы. Сотни лет горели в этих храмах, не угасая, светильники, посвященные богу огня. Поклонение огню было следствием незнания людьми процесса горения.

Горение - реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью , сопровождающаяся выделением тепла и света.

Схематически этот процесс окисления можно выразить следующим образом:

При горении идет интенсивное окисление, в процессе горения появляется огонь, следовательно, такое окисление протекает очень быстро. Если скорость реакции окажется достаточно большой? Может произойти взрыв. Так взрываются смеси горючих веществ с воздухом или кислородом. К сожалению, известны случаи взрывов смесей воздуха с метаном, водородом, парами бензина, эфира, мучной и сахарной пылью и т.п., приводящие к разрушениям и даже человеческим жертвам.

Для возникновения горения необходимы:

нагревание горючего вещества до температуры воспламенения

Температура воспламенения у каждого вещества различна.

В то время как эфир может воспламениться от горячей проволоки, для того чтобы поджечь дрова, нужно нагреть их до нескольких сот градусов. Температура воспламенения веществ различна. Сера и дерево воспламеняются при температуре около 270 °С, уголь – около 350 °С, а белый фосфор – около 40 °С.

Однако не всякое окисление непременно должно сопровождаться появлением света.

Существует значительное число случаев окисления, которые мы не можем назвать процессами горения, ибо они протекают столь медленно, что остаются незаметными для наших органов чувств. Лишь по прошествии определенного, часто весьма продолжительного времени мы можем уловить продукты окисления. Так, например, обстоит дело при весьма медленном окислении ( ржавлении ) металлов

или при процессах гниения.

Разумеется, при медленном окислении выделяется теплота, но это выделение вследствие продолжительности процесса протекает медленно. Однако сгорит ли кусок дерева быстро или подвергнется медленному окислению на воздухе в течение многих лет, все равно – в обоих случаях при этом выделится одинаковое количество теплоты.

Медленное окисление – это процесс медленного взаимодействия веществ с кислородом с медленным выделением теплоты (энергии).

Примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света : гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше), дыхание аэробных существ, т. е. дышащих кислородом, сопровождается выделением теплоты, образованием углекислого газа и воды.

Познакомимся с характеристикой процессов горения и медленного окисления приведённой в таблице.

Характеристика процессов горения и медленного окисления

Горением называется сложный физико-химический процесс, представляющий собой окислительно-восстановительную реакцию между горючим веществом и окислителем, сопровождающийся выделением тепла и излучением света. Для горения необходимо наличие трёх составляющих: горючего вещества; окислителя (кислород воздуха, озон, перекись водорода, галогены, перманганат калия, хромовый ангидрид и т. д.) и благоприятствующего фактора (источник зажигания; физико-химический или биологический процесс, протекающий с выделением тепла, нагретая поверхность).

С точки зрения электронной теории, горение – это перераспределение валентных электронов между горючим веществом и окислителем.

Горючим веществом называется вещество, атомы (молекулы) которого способны отдавать в процессе реакции свои валентные электроны. Горючее вещество в процессе реакции окисляется, образуя продукты окисления.

Окислителем называется вещество, атомы (молекулы) которого способны присоединять валентные электроны в процессе реакции. Окислитель в ходе реакции восстанавливается.

Процесс горения как одна из форм химического взаимодействия атомов и молекул может по-настоящему понятен только на основе изучения молекулярно-кинетической теории строения материи. Необходимо представлять, что в химических процессах, прежде чем образуются новые молекулы, разрушаются старые. Энергия, необходимая для разрыва связей в молекулах горючего и окислителя, называется энергией активации. Разрушение или ослабление химических связей в молекулах происходит под действием теплового движения атомов. Чем выше температура, тем выше доля активных молекул, тем эффективнее соударения и больше их число. Для реакции горения, как и для многих других химических реакций, справедливо положение: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению её скорости в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа). Кроме того, скорость реакции согласно закону действующих масс увеличивается с возрастанием концентрации реагентов. Скорость горения максимальна при стехиометрическом составе смеси – когда отношение реагентов соответствует коэффициентам в уравнении реакции.

В условиях пожара горение чаще всего протекает в среде воздуха. При составлении уравнения материального баланса процессов горения принято учитывать не только кислород, принимающий участие в реакции окисления, но и азот, входящий в состав воздуха. Воздух состоит из азота, кислорода, водорода, углекислого и инертных газов. При ведении теоретических расчётов водород, углекислый газ и инертные газы (их вместе взятых в воздухе около 1 %) причисляют к азоту, которого в воздухе 78 %. Поэтому можно принять, что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота. Не трудно установить, что на 1 объём кислорода в воздухе приходится 3,76 объёма азота (79 : 21 = 3,76) или на 1 моль кислорода приходится 3,76 моля азота и, таким образом, состав воздуха в уравнениях реакций горения – (О₂ + 3,76 N₂).

В реакции горения принимает участие только кислород. Азот в реакцию не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения. В левой части уравнения реакции горения записывают горючее вещество и воздух, в правой части – продукты горения. При уравнивании левой и правой частей уравнения реакции горения коэффициент перед горючим веществом для упрощения расчётов параметров процесса горения, как правило, не ставят, т.е. принимают равным единице, в связи с чем коэффициент перед воздухом может получаться дробным.

Для решения задач по определению основных параметров, характеризующих процесс горения, необходимо уметь составлять уравнения реакций горения горючих веществ в воздухе.

Обобщённая запись брутто-уравнения материального баланса реакции горения имеет вид:

где n_г.в, n_о, n_пг_i – стехиометрические коэффициенты при соответствующих веществах: [г.в.] – горючее вещество, [о] – окислитель, [пг] – продукты горения.

Данное уравнение является обобщённым выражением материального баланса любой химической реакции окисления. Оно не несёт информации о промежуточных стадиях процесса, которых может быть великое множество, а выражает только начальное и конечное состояние системы. Поэтому его называют также суммарным или брутто-уравнением реакции горения. Для решения многих инженерно-технических задач этого уравнения бывает достаточно.

Рассмотрим примеры составления уравнений реакций горения горючих веществ в воздухе.

ПРИМЕР: Составить уравнение реакции горения пропана (С₃Н₈) в воздухе.

При горении углеводородов в воздухе продуктами горения будут углекислый газ (СО₂), пары воды (Н₂О) и азот (N₂) из воздуха:

Уравняем эту реакцию, в результате чего число атомов каждого элемента в правой части уравнения будет равно числу атомов этих элементов в левой части.

Углерода в молекуле пропана 3 атома, следовательно, в продуктах горения образуется 3 молекулы углекислого газа. Атомов водорода в молекуле пропана 8, следовательно, в продуктах горения образуется 4 молекулы воды, так как в молекуле Н₂О два атома водорода (8: 2 = 4). В последнюю очередь уравнивается число атомов кислорода. Подсчитываем число атомов кислорода в правой части уравнения: число атомов кислорода в 3 молекулах СО₂ равно 6 (3 * 2 =6); число атомов кислорода в 4 молекулах воды равно 4 (4 * 1 = 4). Всего в правой части получается 10 атомов кислорода (6 + 4 = 10), следовательно, в левой части перед скобкой мы должны поставить коэффициент равный 5 (10 : 2 = 5), т. к. в молекуле кислорода 2 атома. Коэффициент перед азотом в продуктах горения будет равен коэффициенту перед скобкой воздуха, умноженному на 3,76.

Окончательная запись уравнения реакции горения пропана в воздухе имеет вид:

Коэффициент, стоящий перед скобкой воздуха, называется стехиометрическим коэффициентом реакции горения и обозначается v. В нашем случае v = 8.

При горении кислородосодержащих соединений в воздухе уравнивание реакции происходит аналогично. Однако при уравнивании атомов кислорода нужно учесть количество атомов кислорода, содержащихся в горючем веществе, которые тоже участвуют в реакции.

Для этого из количества атомов кислорода в правой части уравнения реакции нужно вычесть количество атомов кислорода, содержащихся в горючем веществе, а потом уже делить на 2.

ПРИМЕР: Составить уравнение реакции горения пропилового спирта в воздухе.

Углерода в молекуле пропилового спирта 3 атома, следовательно, в продуктах горения образуется 3 молекулы углекислого газа. Атомов водорода в молекуле 8, следовательно, в продуктах горения образуется 4 молекулы воды, так как в молекуле Н₂О два атома водорода (8 : 2 = 4). В последнюю очередь уравнивается число атомов кислорода. Подсчитываем число атомов кислорода в правой части уравнения: число атомов кислорода в 3 молекулах СО₂ равно 6 (3 * 2 =6); число атомов кислорода в 4 молекулах воды равно 4 (4 * 1 = 4). Всего в правой части получается 10 атомов кислорода (6 + 4 = 10), следовательно, в левой части перед скобкой мы должны поставить коэффициент равный 4,5 (10 - 1 = 9; 9: 2 = 4, 5). Коэффициент перед азотом в продуктах горения будет равен коэффициенту перед скобкой воздуха, умноженному на 3, 76.

Окончательная запись уравнения реакции горения пропилового спирта в воздухе имеет вид:

Если в состав горючего вещества входит галоген и горючее вещество не содержит водород, то в продуктах горения он будет выделяться в свободном виде (Cl₂, Br₂ и т. д.). Если же горючее вещество содержит водород, то в продуктах горения он будет выделяться в соединении с водородом, например хлороводород (НCl).

Если в состав горючего вещества входят сера, алюминий, кремний и др., то в продуктах горения будут выделяться оксиды этих элементов (SO₂, Al₂O₃, SiO₂). При горении веществ, содержащих азот, он выделяется в виде чистого газа азота (N₂) и записывается отдельно от азота, содержащегося в воздухе.

C₂H₅Cl + 3(O₂ + 3,76 N₂) = 2 CO₂ + 2 H₂O + HCl + 3*3,76 N₂,

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.Написать структурные формулы,составить уравнения реакций горения горючих веществ в воздухе и рассчитать стехиометрические коэффициенты.

1.1.амилбензол, абиетиновая кислота, аллиламин;

1.2.амилдифенил, адипиновая кислота, аллилизотиоцианат;

1.3.амилен, акриловая кислота, альнафт;

1.4.амилнафталин, аллилацетат, альтакс;

1.5.амилтолуол,аллилидендиацетат,амиламин;

1.6.антрацен, аллилкапроат, амилнитрат;

1.7.аценафтен, аллиловьiй спирт, амилнитрит;

1.8.ацетилен, амилацетат, амилсульфид;

1.9.бензол,амилбутират,амилтрихлорсилан;

1.10.бутилбензол, амилксилиловый эфир, амилхлорнафталин;

1.11.бутилциклогексан, амиллаурат, аминалон;

1.12.бутилциклопетан, амилметилкетон, аминоазокраситель;

1.13.гексадекан, амилолеат, аминокапроновая кислота;

1.14.гексан, амилсалицилат, аминопеларгоновая кислота;

1.15.гексилциклопентан, амилстеарат, аминоциклогексан;

1.16.гептадекан, амилфенилметиловый эфир, ампициллин;

1.17.гептан, амнлфениловый эфир, ангинин;

1.18.декан, амилформиат, анилин;

1.19.диамилбензол, анизол, антримид;

1.20.диамилнафталин, ацеталь, атофан;

1.21.дивинилацетилен, ацетальдегид, ацеклидин;

1.22.дигидроциклопентадиен, ацетилацетон, ацетанилид;

1.23.диизобутилен, ацетисалициловая кислота, ацетилхлорид;

1.24.диизопропилбензол, ацетилтрибутилцитрат, ацетоацетанилид;

1.25.диметиленциклобутан, ацетометоксан, ацетонитрил;

1.26.дитолилметан, ацетон, ацетоксим;

1.27.дифенил, ацетонилацетон, ацетоэтиламид;

1.28.дифенилметан, ацетопропиловый спирт, бензамид;

1.29.диэтилциклогексан, ацетоуксусный эфир, бензилдиэтиламин;

1.30.додекан, ацетофенон, бензилтиол;

1.31.изобутилбензол, бензальдегид, бензилхлорид;

1.32.изобутилциклогексан, бензантрон, бензилцианид;

1.33.изооктан, бензгидрол, бензимидазол;

1.34.изопентан, бензилацетат, бензоат натрия;

1.35.изопрен, бензилбензоат, бензоилхлорид;

1.36.изопропенилбензол, бензилсалицилат, бензоксазолон;

1.37.изопропилацетилен, бензилцеллозольв, бензолсульфазид;

1.38.метилциклогексан, бензилэтиловый эфир, бензолсульфамид;

1.39.метилциклопентан, бензилянтарная кислота, бензолсульфокислота;

1.40.октилтолуол, метоксибутилацетат, бензонитрил.

2.Написать структурные формулы и определить при сгорании какого горючего вещества выделится большее число молей продуктов горения?

Что бы составить уравнение с реакцией горения, нужно понимать, что такое оксид. Оксид - сложное вещество, в состав которого входит кислород (О2) и какой-либо другой элемент. Что бы сжечь какое-либо вещество, нужно "соединить" его с кислородом: 3Аl + O2 ---> Al3O2 Цифры перед элементами - коэффициенты, после - индексы (пишутся маленькими). Вообщем ты просто берёшь и совмещаешь элемент и кислород, потом составляешь формулу по валентности и уравниваешь! Надеюсь понятно :3

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Горения является экзотермической реакцией на окислительно-восстановительных . Когда горение интенсивное, оно приводит к пламени или взрыву ( горению или даже детонации, если фронт пламени превышает скорость звука). Сжигание биомассы и топлива является основным источником загрязнения воздуха , особенно с канцерогенными , репротоксическими и сердечно-сосудистыми эффектами .

Сжигание ароматических палочек , приводящее к образованию тлеющих углей, пламени и микро- и наночастиц, воспринимаемых в виде дыма, запаха и летучих органических соединений и содержащих канцерогенные вещества , источники респираторных заболеваний)

Резюме

Огненный треугольник

Исчезновения одного из четырех элементов достаточно, чтобы прекратить горение.

Горючие

Топлива могут быть:

а твердые образующие угли ( уголь , дерево , бумага , картон , ткани , ПВХ , и т.д. );
жидкость или твердые сжижаемый ( бензин , дизельное топливо , топливо , масло , керосин , ПЭ , ПС , и т.д. );
газ ( природный газ , бутан , пропан , метан , водород , дым , пиролизный газ , и т.д. );
металла ( железа , алюминий , натрий , магний , и т.д. );
растительное масло .

Эти пять видов топлива соответствуют, соответственно, пяти основным классам пожаров A, B, C, D и F.

Окислитель

Окислителем является другой реагент в химической реакции. В большинстве случаев это окружающий воздух и, в частности, один из его основных компонентов, кислород . Лишая в огонь из воздуха , она гаснет; например, если вы поместите зажженный свет свечи в банку с вареньем, и мы закроем банку, пламя погаснет; и наоборот, если мы дуем на дровяной огонь, он активируется (мы приносим больше воздуха). В некоторые горелки добавляют чистый кислород для улучшения горения и повышения температуры пламени.

В некоторых очень специфических случаях (часто взрывоопасных, как в случае с алюминием) окислитель и топливо представляют собой одно и то же тело; например, знаменитый нитроглицерин , нестабильная молекула, содержащая окисляющую часть, привитую к восстанавливающей части.

Активатор

Реакция запускается активирующей энергией , обычно теплом или пламенем. Например, это будет нагрев спички трением, электрический кабель с наддувом, который нагревает изоляцию, или другое пламя (распространение огня), искра (от газовой зажигалки , от кремня для зажигалки). Или искра , вызванная электрическим током. машина, которая запускается или останавливается).

Но есть и другие способы обеспечения энергии активации: электрическая дуга, излучение, повышение температуры за счет сжатия воздуха, например, в дизельном двигателе .

Однако бывают случаи, когда пусковым фактором сгорания не является энергия активации. Например, дымовой взрыв - это очень сильное сгорание несгоревших газов, присутствующих в дыме (см. Неполное сгорание ), вызванное внезапной подачей воздуха и, следовательно, окислителя. Интервал, в котором может гореть смесь воздуха и газа, ограничен пределами взрываемости . Этот интервал может варьироваться от нескольких процентов ( керосин ) до нескольких десятков процентов ( ацетилен ).

Производство тепла путем горения позволяет реакции в большинстве случаев быть самоподдерживающейся или даже перерастать в цепную реакцию (например, при лесном пожаре ).

Могут гореть только материалы в газообразной форме (потому что они дают возможность очень хорошо смешиваться с окислителем, что не относится к жидкостям или твердым веществам, где основной окислитель, кислород, не может проникнуть в сердце газа. Вещество), что поэтому достаточное количество энергии должна подаваться к воспламеняющемуся продукту (будьте тем твердим или жидким) , так что она начинает испаряться или разлагаться в испар и горючие элементы (например, терпены в хвойных породах с помощью в перегонке или пиролиза ). Температурный порог, достигнутый в этом случае, называется температурой вспышки . У некоторых продуктов точка воспламенения значительно ниже температуры окружающей среды, что делает их очень легковоспламеняющимися веществами, поскольку для инициирования возгорания достаточно небольшой энергии активации (простая искра…).

бензин воспламенится до того, как спичка достигнет жидкости (поэтому горит испарившийся бензин);
пламя останется над жидкостью, сжигая бензин в газообразном виде (жидкость не горит, а очень быстро испаряется под действием тепла);
спичка (если она утяжелена двумя / тремя витками проволоки) утонет и погаснет в бензине из-за недостатка кислорода.

Когда сгорание производит достаточно энергии, чтобы поддерживать себя, температура поднимается выше точки воспламенения .

Радикалы

Процедуры пожаротушения

Чтобы остановить реакцию горения, необходимо удалить один из четырех элементов огненного тетраэдра:

в случае твердого топлива ограничивающим фактором является подача окислителя (воздуха), при этом огонь выделяет собственное тепло; вода, таким образом, душит огонь за счет выделения пара, который увлекает воздух и препятствует подаче кислорода;
в случае предварительно смешанной атмосферы топливо не может быть отделено от окислителя, единственное возможное действие - охлаждение атмосферы для предотвращения распространения пламени ( водяной пар также играет роль разбавителя);

Исторический

Открытие горения под действием дикислорода приписывается французскому химику Лавуазье в 1775 году , поскольку обычно считается, [Кто?], Что Джозеф Пристли , впервые выделивший (нечистый) дикислород в 1774 году, не открыл роль окислителя кислорода. Действительно, поскольку он был основан на теории флогистона , это мешало ему понять роль двуокиси кислорода в горении.

По словам философа науки Томаса Сэмюэля Куна , открытие горения двуокисью кислорода представляет собой крупную научную революцию в истории науки. Это означало смену парадигмы , заменив старую парадигму флогистона.

Сгорания с молекулярным кислородом был XIX - го века , и больше к XX - го века , многие промышленные применения (смотрите раздел Applications ниже). Однако в индустриальную эпоху это привело к массовому выбросу углекислого газа , парникового газа, который в значительной степени способствует явлениям изменения климата .

Характеристики

Быстрое сгорание

"> Читать СМИ

Быстрое горение - это форма горения, при которой выделяется большое количество тепла и энергии в виде света, что приводит к возникновению огня. Он используется в некоторых машинах, таких как двигатели внутреннего сгорания или термобарическое оружие .

Медленное горение

Медленное горение - это реакция, протекающая при низких температурах.

Мы можем привести пример клеточного дыхания : эта медленность обусловлена определенными ферментами, которые позволяют усилить окислительно-восстановительные реакции и, таким образом, получить очень хороший выход за счет восстановления значительной части энергии.

Полное или стехиометрическое сгорание

Во время полного сгорания реагент будет реагировать с окислителем до тех пор, пока не будут образовываться продукты, которые больше не могут быть окислены, то есть эти продукты больше не могут реагировать с окислителем: продукты достигли степени стабильности, которую реакция горения не может изменить. В случае реакции углеводорода с кислородом продуктами сгорания являются диоксид углерода и вода. Для каждого элемента существует стабильный продукт сгорания, поэтому полное сгорание дает одни и те же продукты реакции независимо от реагентов.

Полное сгорание обеспечивает максимальное количество энергии, доступной для вещества, и эта энергия определяется как теплотворная способность .

Турбулентное горение

Турбулентное горение - это горение, характеризующееся тепловыми потоками. Его часто используют в промышленности (например, в газовых турбинах и двигателях с искровым зажиганием ), потому что тепло способствует смешиванию топлива и окислителя .

Неполное сгорание

Неполное сгорание имеет место, когда количество окислителя недостаточно для обеспечения полной реакции топлива или когда время контакта при температуре, делающей возможным сгорание, слишком мало. Он производит остатки сгорания в виде золы, которая выделяет пары : определенные соединения, такие как окись углерода (смертоносный газ), частицы чистого углерода ( сажа , смола , зола ), оксиды азота (N О _х ), углеводороды (например, канцерогенный бензол ) очень токсичны для человека и окружающей среды или высокотоксичны, например, ПАУ или летучие органические соединения (ЛОС).

Реакция горения обычно неполная. Только контроль условий позволяет добиться полного сгорания, например, путем подачи избытка кислорода при высокой температуре. В случае неполного сгорания, можно лечить пары , чтобы уменьшить несгоревшие выбросы, как это делают выхлопные трубы и твердые частицы фильтров автомобильных двигателей. Присутствие катализаторов обеспечивает второе сгорание при более низкой температуре. Фильтры твердых частиц также разрабатываются для оборудования для сжигания древесины , твердое топливо особенно подвержено риску неполного сгорания.

Химия горения

Горение - это химическая реакция, при которой сложные молекулы распадаются на более мелкие и более стабильные молекулы в результате перестройки связей между атомами. Химия горения - главный компонент высокотемпературной химии, которая в первую очередь включает радикальные реакции . Однако можно обработать горение с помощью единственной глобальной реакции.

Диоксид углерода СО ₂ и вода H ₂ O более стабильны, чем дикислород и метан.

Сжигание является окислительно - восстановительной реакцией , в этом случае окисление топлива с помощью окислителя :

топливо - это тело, которое окисляется при сгорании; это восстановитель , он теряет электроны;
окислитель - это тело, которое восстанавливается; это окислитель, он получает электроны.

Как и во всех химических реакциях, катализатор способствует горению, и, поскольку последний часто имеет высокую энергию активации , использование катализатора позволяет работать при более низкой температуре. Это обеспечивает полное сгорание, как в случае каталитических нейтрализаторов, которые, благодаря присутствию каталитических металлов, сжигают остатки выхлопных газов при более низкой температуре, чем преобладающая в двигателе.

В случае твердого топлива энергия активации сделает возможным испарение или пиролиз топлива. Полученные таким образом газы смешаются с окислителем и дадут горючую смесь. Если энергия, произведенная при сгорании, больше или равна требуемой энергии активации, реакция сгорания является самоподдерживающейся.

Выделенная энергия и теплотворная способность

Количество энергии, выделяемой в результате реакции, превышает количество энергии, необходимое для ее начала .

Количество энергии, производимой при сгорании, выражается в джоулях (Дж); это энтальпия реакции . В областях применения (печи, горелки, двигатели внутреннего сгорания, пожаротушение) часто используется понятие теплотворной способности , которая представляет собой энтальпию реакции на единицу массы топлива или энергию, получаемую при сгорании килограмма топлива. , как правило , выражается в килоджоулей на килограмм (обозначаемое кДж / кг или кДж кг -1 ).

При сжигании углеводородов выделяется вода в виде пара. Этот водяной пар содержит большое количество энергии. Поэтому этот параметр учитывается специально для оценки теплотворной способности; мы определяем:

Разница между PCI и PCS является скрытой теплотой от испарения воды ( л _об ), который равен приблизительно 2250 к Дж кг -1 (значение в зависимости от давления и температуры), умноженного на массе произведенного пара ( м ).

Имеем соотношение: PCS = PCI + m · L _v .

Скорость фронта пламени и взрыв

дефлаграции : скорость фронта пламени ниже , чем скорость звука ( 343,34 м ы -1 при давлении 1 атм при 20 ° C в сухом воздухе);
детонации : скорость фронта пламени больше скорости звука и может достигать нескольких километров в секунду.

Металлические огни

Окисление металлов обычно происходит медленно. Таким образом, выделяемое тепло невелико и медленно рассеивается в окружающую среду; это область коррозии (например , ржавый из железа и стали ).

Однако в некоторых случаях окисление является сильным и, следовательно, представляет собой горение. Есть пять примечательных случаев:

Приложения

В транспорте

В бытовом секторе сжигание в основном используется для:

чтобы приготовить пищу либо с помощью прямого пламени (газовая плита, дрова), или с помощью лучистого отопления (угли барбекю, стенок печи);
отопление : газовое отопление, камин, дровяная печь;
производить горячую воду : газовый водонагреватель ;
зажечь : свечи , свечи , камин.

В некоторых устройствах также используется двигатель внутреннего сгорания: газонокосилка, бензопила и т. Д.

Заменить горение можно электрическими установками: электроплитой, водонагревателем, лампочкой, электродвигателями и т. Д.

В производстве электроэнергии

Сжигание используется на тепловых электростанциях, где используются ископаемые виды топлива ( уголь , природный газ , нефть ), возобновляемые виды топлива (сельскохозяйственные или лесные отходы и биомасса при устойчивой эксплуатации) или различные типы отходов (например, в установках для сжигания бытовых отходов) для выпуска тепло, которое производит электричество с помощью турбогенераторов .

В металлургии

В природе металлы обычно присутствуют в форме руд . Некоторые руды могут быть восстановлены , то есть превращены в металл , в результате реакции с газом, образующимся при сгорании; это область пирометаллургии . Самый известный пример - восстановление железной руды оксидом углерода в доменных печах, а затем в доменных печах . Это также касается производства никеля, меди, цинка, титана и циркония, даже если существуют другие производственные маршруты.

Горение также можно использовать для нагрева металла с целью его лучшей деформации ( прокатка , ковка ) или для его плавления ( литейное производство , сварка горелкой, пайка , газовая резка ). Помимо газовой резки, в качестве альтернативы горению можно использовать электрическую энергию.

При производстве цемента

В космонавтике

Сжигание используется в области астронавтики для подачи энергии в движение от космического аппарата . Соответствующие термины в английском языке - горение и горение .

Читайте также: