Co je to spalovací proces?

Jednoduše řečeno, spalování znamená hořet. K tomu, aby proběhlo spalování, je pro zahájení chemické řetězové reakce zapotřebí palivo, kyslík a zdroj tepla zapálení; například u táboráku je dřevo palivem, okolní vzduch poskytuje kyslík a zápal může zapálit zápalka nebo zapalovač. Zvýšení některého z těchto prvků zvýší intenzitu ohně, zatímco odstranění některého z nich způsobí zastavení procesu. Pokud je například táborák dusen vodou nebo nečistotami, kyslík se již nemůže dostat do tepla a paliva a zhasne.

Palivo

Palivo je látka, která během procesu spalování hoří. Všechna paliva obsahují chemickou potenciální energii; toto je množství energie, které bude uvolněno během chemické reakce. Kolik energie se látka uvolňuje při spalování, se nazývá spalovací teplo . Každé palivo má specifickou hustotu energie nebo kolik megajoul (MJ) energie je vyrobeno na kilogram (kg) látky; Například methan má hustotu energie 55,5 MJ / kg, což znamená, že může dodávat více energie než síra při 9,16 MJ / kg.

Jako paliva lze použít širokou škálu látek, ale nejběžnější jsou uhlovodíky. Patří mezi ně například methan, propan, benzín a tryskové palivo; všechna fosilní paliva, včetně uhlí a zemního plynu, jsou uhlovodíky. Mezi další látky, které se běžně používají jako paliva, patří vodík, alkohol a biopaliva, například dřevo.

Během spalování se palivo mění na teplo a výfuk. Například při spalování benzínu vzniká voda (pára), oxid uhličitý, dusík, oxid uhelnatý a další prvky. Spalování může také uvolňovat částice, což jsou malé částice, které se vznášejí ve vzduchu; k vypouštění fosilních paliv a dřeva často přispívá znečištění ovzduší. Výfuk může být použit pro prospěšné účely, například pro zajištění tahu, který tlačí raketu do vzduchu. Většina výfukových plynů je ve formě plynu kvůli teplu, které spalovací proces produkuje, ale může být také v kapalné nebo pevné formě.

Kyslík

Aby palivo spálilo ve spalovacím procesu, musí také obsahovat kyslík. Nejběžnějším zdrojem je vzduch, který obsahuje asi 21% kyslíku. Jiné zdroje, často známé jako oxidační činidla nebo oxidační činidla, zahrnují peroxid vodíku, dusičnan draselný a mnoho dalších. Když je do paliva zavedeno oxidační činidlo, uvolňuje kyslík a může zvýšit rychlost, kterou oheň hoří.

Stejně jako palivo nemusí kyslík být ve formě plynu, i když je to velmi běžné. Například v pevné raketě je pevné oxidační činidlo smícháno s palivem, aby se vytvořila pohonná látka, která při vznícení hoří a raketa pohání kupředu. Raketoplán a další kosmická loď používají kapalný kyslík jako součást procesu spalování.

Když oheň nemá dostatek kyslíku, nehoří úplně. Toto neúplné spalování produkuje oxid uhelnatý, uhlík (saze) a další částice, které znečišťují vzduch. Neúplné spalování v krbu nebo v peci domu může uvolňovat toxické plyny a být velmi nebezpečné.

Teplo

Teplo nebo zapálení je to, co začíná proces spalování. Protože teplo se také produkuje, když něco hoří, jakmile proces začne, není další teplo vždy nutné, aby chemická řetězová reakce pokračovala. Počáteční jiskra, která spouští chemický proces, může být zajištěna plamenem, třením nebo dokonce slunečním žárem.

V případě spontánního spalování, kvašení nebo oxidace může vytvořit dostatečné množství tepla pro spuštění ohně. Například v hromadě kompostu mohou bakterie začít rozkládat organické sloučeniny a vytvářet dostatek tepla a kyslíku, aby způsobily spalování. Některé materiály - nazývané samozápalné látky - se při vystavení vzduchu nebo vodě vznítí; fosfor a plutonium jsou dva příklady. Když tyto materiály narazí na zdroj paliva, mohou zahájit požár, který je velmi obtížné uhasit.

Řízení spalovacího procesu

Protože všechny tři části jsou potřebné pro spalování, zvýšení nebo snížení kterékoli z nich ovlivní proces. Například zvýšení množství kyslíku přidaného do ohně pomocí oxidačního činidla způsobí, že oheň bude hořet rychleji. Odstranění nebo zmenšení zdroje paliva způsobí, že hoří menší nebo vymře.

Existují tři základní způsoby, jak zastavit proces spalování:

• odebrat palivo,
• odstranit kyslík,
• a / nebo odebrat teplo.

Spalování může být také zastaveno zastavením chemické řetězové reakce, která vytváří plameny. To je obzvláště důležité, když určité kovy - jako hořčík - hoří, protože přidání vody do ohně pouze posílí. V takových případech se k zastavení reakce používají suché chemikálie nebo halogenmethany.

Který z nich je nejlepším způsobem, jak zastavit požár, záleží na typu a velikosti požáru. Při požáru v domácnosti například hasiči používají vodu nebo pěnu k zastavení přívodu kyslíku do paliva a ke snížení teploty. Zatímco voda může být používána na les nebo požár, odstranění nového paliva pro oheň tím, že vyčistí kartáč a mrtvou vegetaci z oblasti je často důležitá součást zastavení to.