Hva er forbrenningsprosessen?

Enkelt sagt betyr forbrenning å brenne. For at forbrenningsprosessen skal finne sted, kreves det drivstoff, oksygen og en tennvarmekilde for å starte en kjemisk kjedereaksjon; i et bål, for eksempel, er tre drivstoff, den omgivende luften gir oksygen, og en fyrstikk eller lighter kan tenne bålet. Å øke noen av disse elementene vil øke brannens intensitet, mens å eliminere noen av dem vil føre til at prosessen stopper. Hvis bålen blir kvalt med vann eller skitt, for eksempel, kan oksygenet ikke lenger komme til varmen og drivstoffet, og det går ut.

Brensel

Drivstoff er stoffet som brenner under forbrenningsprosessen. Alle drivstoff inneholder kjemisk potensiell energi; dette er mengden energi som blir frigjort under en kjemisk reaksjon. Hvor mye energi et stoff frigjør når det brenner, kalles forbrenningsvarmen . Hvert drivstoff har en spesifikk energitetthet, eller hvor mange megajouler (MJs) energi som produseres per kilogram (kg) av stoffet; metan, for eksempel har en energitetthet på 55,5 MJ / kg, noe som betyr at den kan levere mer energi enn svovel ved 9,16 MJ / kg.

Et bredt utvalg av stoffer kan brukes som brensel, men hydrokarboner er noen av de vanligste. Disse inkluderer metan, propan, bensin og jetbrensel, for bare å nevne noen; alt fossilt brensel, inkludert kull og naturgass, er hydrokarboner. Andre stoffer som ofte brukes som drivstoff inkluderer hydrogen, alkohol og biodrivstoff, som trevirke.

Under forbrenning blir drivstoff omgjort til varme og eksos. Når for eksempel bensinforbrenning produserer den vann (damp), karbondioksid, nitrogen, karbonmonoksid og andre elementer. Forbrenning kan også frigjøre partikler, som er små partikler som flyter i luften; de som frigjøres fra brenning av fossilt brensel og trevirke, bidrar ofte til luftforurensning. Eksos kan imidlertid brukes til fordelaktige formål, for eksempel å gi trykket som skyver en rakett i luften. Mest eksos er i form av en gass på grunn av varmen forbrenningsprosessen produserer, men den kan også være i flytende eller fast form.

Oksygen

For at drivstoff skal brenne i forbrenningsprosessen, må det også ha oksygen. Den vanligste kilden er luften, som inneholder omtrent 21% oksygen. Andre kilder, ofte kjent som oksydasjonsmidler eller oksidasjonsmidler, inkluderer hydrogenperoksyd, kaliumnitrat og mange flere. Når et oksidasjonsmiddel føres til et drivstoff, frigjør det oksygen og kan øke hastigheten som brannen brenner på.

Som brensel, trenger ikke oksygen være i gassform, selv om det er veldig vanlig. I en solid rakett, for eksempel, blandes et fast oksidasjonsmiddel med drivstoffet for å danne drivstoffet, som brenner når det antennes og driver raketten fremover. Romfergen og annet romfartøy bruker flytende oksygen som en del av forbrenningsprosessen.

Når en brann ikke har nok oksygen, brenner den ikke helt. Denne ufullstendige forbrenningen produserer karbonmonoksid, karbon (sot) og andre partikler som forurenser luften. Ufullstendig forbrenning i en peis eller ovn i et hjem kan frigjøre giftige gasser og være veldig farlig.

Varme

Varme eller antennelse er det som starter forbrenningsprosessen. Siden varme også produseres når noe brenner, er det ikke alltid nødvendig med ekstra varme når prosessen starter, for å holde den kjemiske kjedereaksjonen i gang. Den første gnisten som utløser den kjemiske prosessen, kan gis av en flamme, friksjon eller til og med solens varme.

I tilfeller av spontan forbrenning, kan gjæring eller oksidasjon skape nok varme til å starte brann. I en kompost haug, for eksempel, kan bakterier begynne å bryte ned de organiske forbindelsene, og skape nok varme og oksygen til å forårsake forbrenning. Noen materialer - kalt pyroforiske stoffer - antennes når de utsettes for luft eller vann; fosfor og plutonium er to eksempler. Når disse materialene støter på en drivstoffkilde, kan de starte en brann som er veldig vanskelig å slå ut.

Kontrollere forbrenningsprosessen

Ettersom alle tre delene er nødvendige for forbrenning, vil økning eller reduksjon av noen av dem påvirke prosessen. Å øke mengden oksygen tilsatt en brann ved å bruke et oksidasjonsmiddel, for eksempel, vil få brannen til å brenne raskere. Hvis du fjerner eller reduserer drivstoffkilden, vil den brenne mindre eller dø ut.

Det er tre grunnleggende måter å stoppe forbrenningsprosessen på:

• ta bort drivstoffet,
• fjerne oksygen,
• og / eller ta bort varmen.

Forbrenning kan også stoppes ved å stoppe den kjemiske kjedereaksjonen som skaper flammer. Dette er spesielt viktig når visse metaller - som magnesium - brenner fordi å legge vann til brannen bare vil gjøre den sterkere. I slike tilfeller brukes tørre kjemikalier eller halometaner for å stoppe reaksjonen.

Hvilken av disse er den beste måten å stoppe brann på, avhenger av typen og størrelsen på brannen. I en husbrann, for eksempel, bruker brannmenn vann eller skum for å hindre oksygen fra å komme til drivstoffet og for å redusere temperaturen. Selv om vann kan brukes i en skog eller en brann, er det ofte en viktig del av å stoppe det å fjerne nytt drivstoff for brannen ved å rydde børste og død vegetasjon fra området.