În prelegerea sa, voi discuta o teorie detaliată a fizicii cum apare și curge din lemn de ardere, si ce procese au loc în același timp. De asemenea, voi lua în considerare teoria exploziei și ceea ce diferă de arderea cu flacără. Scopul meu este să înțeleg mecanismul de combustie. Sarcinile mele abstracte: înțeleg cum și ce etape testate pentru combustie spontană a lemnului, ceea ce se întâmplă (care procesează), pentru a înțelege modul în care temperatura depinde de rata sau vice ardere versa, pentru a afla de ce atunci când mocnită lemn apare foc ca reciproc corespund energia termică. Energia eliberată prin combustie și energia primară folosită pentru combustie. Apoi, voi încerca să înțeleagă diferența dintre o explozie din arderea normală și de ce există o combustie normală, în unele cazuri, iar în unele - explozie.
Odată ce oamenii au considerat foc un element. Dar, până în 1660, fizicienii au început să studieze în mod activ procesul de combustie și incendiul în sine, după care această ipoteză a fost respinsă.
Până în prezent, toate substanțele sunt împărțite în două grupe: organice și anorganice. În chimia neoganică, substanțele sunt împărțite în trei tipuri de stări agregate: solide, lichide și gazoase. La solide au semnele lor, de exemplu, solide au volumul său, forma și când atinge o anumită temperatură, corpul începe să se topească și să devină lichid. Substanța lichidă ia întotdeauna forma vasului în care este localizată, de obicei are un volum și atunci când este încălzit, substanțele lichide se evaporă și intră într-o stare gazoasă. Substanțele gazoase au un volum, dar nu există nici o formă.
Chimia organică studiază, de asemenea, compușii de carbon cu alte substanțe (compuși organici). Când se încălzesc substanțele organice, ele nu se topesc. Lemnul este o materie organică, prin urmare, nu își schimbă starea agregată, ci numai caracterul. Transformarea unui solid într-un lichid este caracteristică numai a substanțelor anorganice, de exemplu a fierului. Când se atinge o anumită temperatură, este transformată într-o stare lichidă. Acum ia în considerare în detaliu arderea substanțelor organice. De exemplu, luați lemnul. Când este încălzit, nu se topește, adică. K. Este compus din dioxid de carbon, și, prin urmare, că lemnul aprins, numai procesul de oxidare, adică. E. dioxidul de carbon este eliberat, iar lemnul în sine este convertit în carbon. Ea, de asemenea, emite căldură, energie, gaze și vapori atunci când coji de lemn. Întregul proces de ardere este împărțit în 4 etape. încălzirea, aprinderea, arderea și apoi decăderea.
Să analizăm în detaliu fiecare etapă.
În primul rând, de oxidare, adică încălzirea lemnului la temperatura de aprindere, dar acest lucru este posibil doar dacă sunt prezente toate condițiile de ardere a lemnului, și anume: .. Prezența lemnului de oxigen, un factor cu care să se aprindă lemnul. Apoi apare o aprindere, apare un incendiu, cu ajutorul căruia lemnul dă căldură. Temperatura de aprindere, adică punctul de aprindere al gazelor combustibile pentru diferite tipuri de lemn, variază într-un domeniu relativ mic, de la 250 la 300 ° C. Lemnul arde mai repede dacă suprafața acestuia nu este perfect netedă, deoarece chips-urile se aprind mai repede. În mod similar, cu cât lemnul este mai ușor (adică, cu cât densitatea este mai mică), cu atât mai repede se aprinde. Dacă umiditatea din lemn crește. atunci va arde mai mult, pentru că este nevoie de timp pentru ca toată umiditatea să se evapore. Prezența fumului la încălzire indică doar că suprafața lemnului sa încălzit deja suficient și a început să se descompună termic în componente gazoase. Fumul alb nu este altceva decât produsele de descompunere termică a lemnului, amestecat cu abur.
Toată căldura este transferată prin transferuri de aer convecție încălzit căldura la povehnosti rece și apoi căldura este trecut peste întregul volum al arborelui. În acest proces, capacitatea de adsorbție a materialului este, de asemenea, importantă.
absorbția de suprafață a unei substanțe dintr-o soluție de fluid gazos sau a stratului de suprafață a unui alt material - - Adsorbția fluid sau solid. Adsorbția este împărțită în substanțe chimice și fizice. În adsorbție chimică particulele antrenate sunt transformate într-un compus chimic de adsorbat și adsobrenta, în timp ce particulele păstrează fizice proprietățile.
Q = # 945; (t # 712; -tn), unde # 945; este coeficientul de transfer de căldură, tp este temperatura suprafeței.
Auto-aprinderea este un proces de oxidare la temperaturi scăzute a materialelor dispersate, rezultând arderea sau arderea cu flacără. Propensitatea spontan substanțe combustibile este determinat-com plex proprietățile lor fizico-chimice: o căldură de ardere, capacitate termică, conductivitate termică, suprafața specifică, densitatea în vrac și de schimb de căldură condiție viyami cu mediul extern. Cu cât corpul este mai mare, cu atât mai rapid și mai ușor apar încălzirea și auto-aprinderea.
Combustia spontană poate fi împărțită în două mecanisme: termice și microbiologice.
Combustia spontană termică constă în următoarele - multe corpuri interacționează cu aerul chiar și la temperaturi scăzute. Dacă pot acumula căldură în interior, atunci cu creșterea temperaturii corpului și, ca rezultat, se aprinde spontan. Astfel, autoaprinderea - proces fizico-chimice, viteza de care depinde de rata de transfer de oxigen cu suprafața corpului și intensitatea căldurii corporale și a aerului.
Trecând prin particule, aerul absoarbe cu corpul, ceea ce face apel la problema temperaturii din interiorul corpului. Prin urmare, pentru auto-aprindere, porozitatea corpului și capacitatea sa de adsorbție sunt importante.
Auto-încălzirea corpului nu este uniformă. Deci, în primul rând, partea interioară a corpului se aprinde. Când este ars, trupul își părăsește aspectul anterior din exterior. Apoi, cărbune începe pe cărbuni, care provoacă incendiu ars. Produsul de combustie spontană a substanțelor organice se caracterizează, deci merită atenție la caracteristicile aprinderii cărbunelui.
Un rol important îl joacă capacitatea cărbunelui de a adsorbi cuplurile din mediul înconjurător. În acest caz, cărbunele pot nagetsya de la 650 la 750. De exemplu, atunci când se adsorbesc 0,01 g de H2O, vor fi eliberate 22,6 J de energie termică. Accelerarea procesului de ardere spontană contribuie la acumularea de căldură, o suprafață dezvoltată, o ușoară inflamabilitate și o creștere a temperaturii. Prezența impurităților în substanță este, de asemenea, caracteristică.
În principal, materialele de origine vegetală sunt predispuse la arderea spontană microbiologică. Ele servesc drept teren de reproducere pentru bacterii și ciuperci. În stadiul inițial de ardere spontană a cărbunelui, atât adsorbția, cât și impuritățile și microorganismele sunt semnificative.
Capacitatea de a exploda și arde la contactul cu apa, oxigenul din aer și alți oxidanți caracterizează un anumit tip de substanțe periculoase numite piroforice. Această abilitate este haraktena pentru substanțele care se pot auto-aprinde la o temperatură sub mediul înconjurător.
Procesul de ardere în sine este întotdeauna însoțit de emisia de gaze, vapori și energie variate sub formă de combustibil și lumină. Să analizăm în detaliu ce gaze combustibile sunt eliberate în timpul procesului de combustie. În primul rând, dioxidul de carbon și monoxidul de carbon sunt eliberate. De asemenea, împreună cu aceste gaze, apa este eliberată sub formă de abur. Împreună formează o flacără.
Cu cât este mai mare acumularea materiei, cu atât este mai mică temperatura de autoaprindere. Ca rezultat, toată căldura se acumulează în interiorul corpului și apoi se aprinde.
Dar, în timp, cantitatea de oxigen devine mai mică și flacăra începe să iasă. Când flacăra este complet stinsă, începe procesul de decădere, la care are loc procesul de intrare a aerului în lemn. Degradarea este un proces lent de oxidare, însoțit de temperaturi destul de scăzute. Procesul Modul dezintegrare va conduce arderea produselor solide de piroliză, dar nu va fi prezent în timpul flăcării, adică. K. Nu este suficient de căldură pentru vaporizarea gazele combustibile sunt aprinse. Ca urmare, atunci când este eliberat mocnit în aer a vaporilor de hidrocarburi (inclusiv rășini) și oarecum mai mici decât în timpul arderii cu flacără formarea de oxizi. mocnit Inutil are loc la sfârșitul procesului de ardere din lemn, deoarece poate avea loc numai atunci când există cantități insuficiente de oxigen, aceasta înseamnă că, la aprinderea și arderea lemnului absoarbe cea mai mare parte a aerului din jurul lor, astfel carbonizate interior și când carbonizate materialul întreprinderi foarte mici, tăciune încep să se descompună.
Piroliza este descompunerea compușilor organici și a multor compuși anorganici. O piroliză a lemnului - descompunerea lemnului și a substanțelor sale organice la o temperatură de 4500 ° C fără pătrunderea aerului cu formarea de substanțe lichide și gazoase.
Dacă luați în considerare arderea lemnului, acesta va arăta astfel:
1- Fruntea flacării;
2- lemn dur;
3- flacără; arderea diferitelor substanțe din lemn (de exemplu apă).
La arderea oricăror substanțe se formează dioxid de carbon, deoarece arderea este procesul de oxidare. De asemenea, atunci când ardeți lemnul, energia este eliberată. Energia este eliberată din lemn sub formă de căldură și lumină.
Eficiența de combustie este raportul dintre energia termică eliberată ca rezultat al arderii și energia primară folosită pentru combustie.
μ = energia eliberată prin combustie / energia primară consumată * 100%.
Energia primară este egală cu cantitatea de combustibil utilizată, înmulțită cu valoarea calorică a acesteia. Diferența dintre energia primară consumată și energia obținută în timpul arderii este egală cu energia termică conținută în gazele de ardere.
Viteza de ardere depinde de temperatura (desigur, de asemenea, prezența oxigenului), mai mare viteza de ardere este generată mai multă căldură, cu atât mai mare schimbarea temperaturii. Feedbackul este obținut: temperatura afectează viteza - viteza este influențată de temperatură. Ca urmare, în unele cazuri, există un incendiu, în unele focul este stins, în unele există o explozie.
Explozia este o transformare fizico-chimică a materiei, însoțită de o tranziție rapidă a energiei sale în energia compresiei, mișcarea substanțelor inițiale și a undelor sonore. Explozia constă din trei etape:
1) conversia energiei chimice a reacției în energie termică;
2) conversia energiei termice în energia unui gaz puternic comprimat;
3) propagarea gazului comprimat sub forma unui val de șoc.
Principalele condiții pentru reacția chimică sub forma unei explozii sunt:
1. Exotermicitate. Se datorează faptului că forța legăturilor dintre atomii din produsele de reacție este mult mai mare decât în substanțele inițiale, astfel încât energia "extra" este eliberată. În reacțiile endotermice, explozia nu apare.
2. Formarea gazelor. Formarea de gaze crește automat presiunea. În mod similar, gazele au un coeficient foarte mare de expansiune volumetrică atunci când sunt încălzite. Fără prezența gazelor, se va produce numai încălzirea substanței.
Nu există opinii comune despre care procese chimice ar trebui să fie considerate o explozie. Acest lucru se datorează faptului că procesele de mare viteză poate continua în videdetonatsii sau deflagrație (ardere).
Detonarea este diferit de combustie în procesul respectiv reacțiile chimice și eliberarea de energie sunt formarea unui val de șoc în reactantul și implicarea unor noi porțiuni de reacție chimică explozivă are loc la frontul undei de șoc, mai degrabă decât prin conducție termică și difuzie. ca la ardere. De regulă, viteza de detonare este mai mare decât rata de ardere, însă aceasta nu este o regulă absolută. Mecanismele de transmisie a puterii de diferență și substanțe afectează rata proceselor și a efectelor acestora asupra mediului, dar, în practică, există o varietate de combinații ale acestor procese și tranziții la detonare și ardere înapoi. În legătură cu aceasta, de obicei, exploziile chimice includ diverse procese rapide, fără a specifica natura lor.
În concluzie, pot spune că am făcut față sarcinilor și scopurilor mele. Am analizat în detaliu fiecare etapă de ardere și se deosebesc mocnit și flacăra unul față de altul, de asemenea, sortate cu randamentul de combustie: între ele corespund energia termică eliberată prin arderea energiei primare consumate pentru ardere. Mi-am dat seama cum temperatura și viteza de ardere depind una de alta și în ce condiții ar putea apărea o explozie.
Wikipedia. / / Www. wikipedia. ru.