Co to jest proces spalania?

Mówiąc wprost, spalanie oznacza palenie. Aby proces spalania miał miejsce, paliwo, tlen i źródło ciepła do zapłonu są wymagane do rozpoczęcia chemicznej reakcji łańcuchowej; na przykład w ognisku drewno jest paliwem, otaczające powietrze dostarcza tlen, a zapałka lub zapalniczka może zapalić ogień. Zwiększenie któregokolwiek z tych elementów zwiększy intensywność ognia, a wyeliminowanie jednego z nich spowoduje zatrzymanie procesu. Jeśli na przykład ognisko jest stłumione wodą lub brudem, tlen nie może już dostać się do ciepła i paliwa, i gaśnie.

Paliwo

Paliwo to substancja, która pali się podczas procesu spalania. Wszystkie paliwa zawierają potencjalną energię chemiczną; jest to ilość energii, która zostanie uwolniona podczas reakcji chemicznej. Ile energii uwalnia substancja podczas spalania nazywa się ciepłem spalania . Każde paliwo ma określoną gęstość energii lub liczbę wyprodukowanych megadżuli (MJ) energii na kilogram (kg) substancji; Na przykład metan ma gęstość energii 55,5 MJ / kg, co oznacza, że ​​może dostarczyć więcej energii niż siarka przy 9,16 MJ / kg.

Jako paliwo można stosować wiele różnych substancji, ale węglowodory są jednymi z najczęstszych. Należą do nich metan, propan, benzyna i paliwo lotnicze, aby wymienić tylko kilka; wszystkie paliwa kopalne, w tym węgiel i gaz ziemny, są węglowodorami. Inne substancje powszechnie stosowane jako paliwa to wodór, alkohol i biopaliwa, takie jak drewno.

Podczas spalania paliwo zamienia się w ciepło i spaliny. Na przykład podczas spalania benzyny wytwarza się woda (para), dwutlenek węgla, azot, tlenek węgla i inne pierwiastki. Palenie może również uwalniać cząstki, które są drobnymi cząsteczkami unoszącymi się w powietrzu; uwolnione ze spalania paliw kopalnych i drewna często przyczyniają się do zanieczyszczenia powietrza. Spaliny można jednak wykorzystać do pożytecznych celów, takich jak zapewnienie ciągu, który wypycha rakietę w powietrze. Większość spalin ma postać gazu ze względu na ciepło wytwarzane w procesie spalania, ale może być również w postaci ciekłej lub stałej.

Tlen

Aby paliwo paliło się w procesie spalania, musi również zawierać tlen. Najczęstszym źródłem jest powietrze, które zawiera około 21% tlenu. Inne źródła, często znane jako utleniacze lub utleniacze, obejmują nadtlenek wodoru, azotan potasu i wiele innych. Gdy utleniacz jest wprowadzany do paliwa, uwalnia tlen i może zwiększyć prędkość, z jaką pali się ogień.

Podobnie jak paliwo, tlen nie musi być w formie gazowej, chociaż jest to bardzo powszechne. Na przykład w litej rakiecie, stały utleniacz miesza się z paliwem, tworząc gaz pędny, który pali się po zapaleniu i napędza rakietę do przodu. Prom kosmiczny i inne statki kosmiczne wykorzystują ciekły tlen jako część procesu spalania.

Kiedy ogień nie ma wystarczającej ilości tlenu, nie pali się całkowicie. To niepełne spalanie powoduje wytwarzanie tlenku węgla, węgla (sadzy) i innych cząstek, które zanieczyszczają powietrze. Niepełne spalanie w kominku lub piecu w domu może uwalniać toksyczne gazy i być bardzo niebezpieczne.

Ciepło

Ciepło lub zapłon jest tym, co rozpoczyna proces spalania. Ponieważ ciepło powstaje również, gdy coś się pali, po rozpoczęciu procesu dodatkowe ciepło nie zawsze jest konieczne do utrzymania reakcji chemicznej łańcucha. Początkowa iskra, która uruchamia proces chemiczny, może być zapewniona przez płomień, tarcie, a nawet ciepło słoneczne.

W przypadku samozapłonu fermentacja lub utlenianie może wytworzyć wystarczającą ilość ciepła, aby rozpalić ogień. Na przykład w stosie kompostowym bakterie mogą zacząć rozkładać związki organiczne, wytwarzając wystarczającą ilość ciepła i tlenu, aby spowodować spalanie. Niektóre materiały - zwane substancjami piroforycznymi - zapalają się pod wpływem powietrza lub wody; fosfor i pluton to dwa przykłady. Gdy materiały te napotkają źródło paliwa, mogą rozpalić ogień, który bardzo trudno jest ugasić.

Kontrolowanie procesu spalania

Ponieważ do spalania potrzebne są wszystkie trzy części, zwiększenie lub zmniejszenie dowolnej z nich wpłynie na proces. Zwiększenie ilości tlenu dodanego do ognia za pomocą na przykład utleniacza sprawi, że ogień płonie szybciej. Usunięcie lub zmniejszenie źródła paliwa spowoduje jego mniejsze spalanie lub wymieranie.

Istnieją trzy podstawowe sposoby zatrzymania procesu spalania:

• zabrać paliwo,
• usunąć tlen,
• i / lub odbierać ciepło.

Spalanie można również zatrzymać, zatrzymując chemiczną reakcję łańcuchową, która powoduje płomienie. Jest to szczególnie ważne, gdy niektóre metale - jak magnez - płoną, ponieważ dodanie wody do ognia tylko ją wzmocni. W takich przypadkach do zatrzymania reakcji stosuje się suche chemikalia lub halometany.

Który z nich jest najlepszym sposobem na zatrzymanie pożaru, zależy od rodzaju i wielkości pożaru. Na przykład podczas pożaru domu strażacy używają wody lub piany, aby zatrzymać dopływ tlenu do paliwa i obniżyć temperaturę. Podczas gdy woda może być wykorzystywana w lesie lub pożarze, usuwanie nowego paliwa do ognia przez usuwanie zarośli i martwej roślinności z tego obszaru jest często ważną częścią jego zatrzymywania.