Qual è il processo di combustione?

In parole povere, la combustione significa bruciare. Affinché il processo di combustione avvenga, sono necessari carburante, ossigeno e fonte di calore di accensione per avviare una reazione a catena chimica; In un falò, ad esempio, il legno è il carburante, l'aria circostante fornisce l'ossigeno e una corrispondenza o una più leggera può accendere il fuoco. L'aumento di uno di questi elementi aumenterà l'intensità del fuoco, eliminando uno di essi causerà la fermata del processo. Se il fuoco viene soffocato con acqua o sporcizia, ad esempio, l'ossigeno non può più raggiungere il calore e il carburante e si spegne.

carburante

Il carburante è la sostanza che brucia durante il processo di combustione. Tutti i carburanti contengono energia potenziale chimica; Questa è la quantità di energia che verrà rilasciata durante una reazione chimica. Quanta energia rilascia una sostanza mentre brucia viene chiamato calore di combustione . Ogni carburante ha una specifica densità di energia, o quanti megajoule (MJ) di energia sono prodotti per chilogrammo (kg) della sostanza;Il metano, ad esempio, ha una densità di energia di 55,5 mj/kg, il che significa che può fornire più energia dello zolfo a 9,16 mj/kg.

Una vasta gamma di sostanze può essere usata come carburanti, ma gli idrocarburi sono alcuni dei più comuni. Questi includono metano, propano, benzina e combustibile a getto, per citarne solo alcuni; Tutti i combustibili fossili, tra cui carbone e gas naturale, sono idrocarburi. Altre sostanze che sono comunemente usate come carburanti includono idrogeno, alcool e biocarburanti, come il legno.

Durante la combustione, il carburante viene trasformato in calore e scarico. Quando la benzina brucia, ad esempio, produce acqua (vapore), anidride carbonica, azoto, monossido di carbonio e altri elementi. La combustione può anche rilasciare particelle, che sono piccole particelle che galleggiano nell'aria; Quelli rilasciati dai combustibili fossili in fiamme e dal legno spesso contribuiscono all'inquinamento atmosferico. Lo scarico può essere utilizzato per scopi benefici, tuttavia, ad esempio fornire il THRUST che spinge un razzo in aria. La maggior parte dello scarico è sotto forma di un gas a causa del calore che il processo di combustione produce, ma può anche essere in forma liquida o solida.

Oxygen

Per il carburante da bruciare nel processo di combustione, deve anche avere ossigeno. La fonte più comune è l'aria, che contiene circa il 21% di ossigeno. Altre fonti, spesso note come ossidanti o agenti ossidanti, includono perossido di idrogeno, nitrato di potassio e molte altre. Quando un agente ossidante viene introdotto a un combustibile, rilascia ossigeno e può aumentare la velocità con cui brucia l'incendio.

Come il carburante, l'ossigeno non deve essere in forma di gas, sebbene sia molto comune. In un razzo solido, ad esempio, un ossidante solido viene miscelato con il carburante per creare il propellente, che brucia quando si accese e spinge il razzo in avanti. La navetta spaziale e altri veicoli spaziali utilizzano ossigeno liquido come parte del processo di combustione.

Quando un fuoco non ha abbastanza ossigeno, non brucia completamente. Questo incoLa combustione mplete produce monossido di carbonio, carbonio (fuliggine) e altri particolati che contaminano l'aria. La combustione incompleta in un camino o in fornace di una casa può rilasciare gas tossici ed essere molto pericolosi.

calore

Il calore o l'accensione è ciò che inizia il processo di combustione. Poiché il calore viene anche prodotto quando qualcosa brucia, una volta che il processo inizia, il calore aggiuntivo non è sempre necessario per mantenere in corso la reazione della catena chimica. La scintilla iniziale che innesca il processo chimico può essere fornita da una fiamma, attrito o persino dal calore del sole.

Nei casi di combustione spontanea, fermentazione o ossidazione può creare abbastanza calore per accendere un incendio. In una pila di compost, ad esempio, i batteri possono iniziare a abbattere i composti organici, creando abbastanza calore e ossigeno per causare la combustione. Alcuni materiali - chiamati sostanze piroforiche - si accendono quando esposti all'aria o all'acqua; Il fosforo e il plutonio sono due esempi. Quando questi materiali incontrano una fuil fonte, possono iniziare un incendio che è molto difficile da mettere fuori.

Controllo del processo di combustione

Poiché tutte e tre le parti sono necessarie per la combustione, aumentare o diminuire una di esse influenzerà il processo. L'aumento della quantità di ossigeno aggiunto a un incendio usando un agente ossidante, ad esempio, farà bruciare il fuoco più velocemente. La rimozione o la riduzione della fonte di carburante lo farà bruciare più piccolo o morire.

Esistono tre modi fondamentali per fermare il processo di combustione:

• togli il carburante,
• Rimuovere l'ossigeno,
• e/o togli il calore.

La combustione può anche essere fermata fermando la reazione a catena chimica che crea fiamme. Ciò è particolarmente importante quando alcuni metalli - come il magnesio - bruciano perché l'aggiunta di acqua al fuoco lo renderà solo più forte. In tali casi, vengono utilizzati prodotti chimici secchi o alometani per fermare la reazione.

Quale di questi è il modo migliore per fermare un fuoco dipende dal tipo e daldimensioni del fuoco. In un incendio domestico, ad esempio, i vigili del fuoco usano acqua o schiuma per impedire all'ossigeno di arrivare al carburante e per ridurre la temperatura. Mentre l'acqua può essere utilizzata su una foresta o in un incendio, la rimozione di nuovo carburante per il fuoco eliminando la spazzola e la vegetazione morta dall'area è spesso una parte importante per fermarlo.