Flacără: structură, descriere, schemă, temperatură

În procesul de ardere se formează o flacără a cărei structură este determinată de substanțele care reacționează. Structura sa este împărțită în regiuni în funcție de indicii de temperatură.

definiție

Flăcările sunt gaze într-o formă incandescentă, în care sunt prezente componente ale unei plasme sau substanțe într-o formă dispersată solidă. În ele se efectuează transformări fizice și chimice, însoțite de strălucire, eliberarea energiei termice și încălzire.

Prezența particulelor ionice și radicale în mediul gazos caracterizează conductivitatea electrică și comportamentul său special în câmpul electromagnetic.

Care sunt flăcările?

De obicei, acesta este numele proceselor asociate arderii. În comparație cu aerul, densitatea gazului este mai mică, dar indicii de temperatură înaltă determină o creștere a gazului. Astfel, se formează flăcări, care sunt lungi și scurte. Deseori, există o tranziție lină a unei forme în alta.

Flacără: structură și structură

Pentru a determina aspectul fenomenului descris, este suficient să se lumineze gaz arzător. Flacăra ne-luminoasă care apare nu poate fi numită omogenă. Din punct de vedere vizual, se pot distinge trei domenii principale. Apropo, studiul structurii flacarii arata ca diferite substante arde cu formarea unui alt tip de torta.

Când amestecul este ars din gaz și aer, se formează mai întâi o torță scurtă, culoarea căreia este albastru și violet. Se uită prin miez - verde-albastru, care seamănă cu un con. Luați în considerare această flacără. Structura sa este împărțită în trei zone:

1. Se selectează o regiune pregătitoare în care amestecul este încălzit de gaz și de aer, deoarece acesta părăsește deschiderea arzătorului.
2. Este urmată de o zonă în care apare arderea. Acesta ocupă vârful conului.
3. Atunci când există o lipsă de aer, gazul nu arde complet. Cărbunele este eliberat din resturile oxidului bivalent și hidrogenului. Arderea lor are loc în a treia zonă unde există acces la oxigen.

Acum, să examinăm separat diferitele procese de combustie.

Arderea lumanarilor

Arderea unei lumanari este ca arderea unui meci sau a brichetelor. Și structura flacării unei lumanari seamănă cu un flux de gaz incandescent, care este tras de forțele de împingere. Procesul începe cu încălzirea fitilului, urmată de evaporarea parafinei.

Zona cea mai de jos, situată în interiorul și adiacent filamentului, este numită prima regiune. Ea are o strălucire mică de culoare albastră datorită cantității mari de combustibil, dar volumul mic al amestecului de oxigen. Aici procesul de combustie incompletă a substanțelor cu separarea monoxid de carbon, care este ulterior oxidată.

Prima zonă este înconjurată de o a doua coajă luminoasă, care caracterizează structura flacarii lumânării. Ea primește un volum mai mare de oxigen, ceea ce determină continuarea reacției oxidative care implică molecule de combustibil. Indicii de temperatură de aici vor fi mai mari decât în ​​zona întunecată, dar nu sunt suficienți pentru descompunerea finală. În primele două regiuni, atunci când picăturile de combustibil neîncărcat și particule de cărbune sunt încălzite puternic, apare un efect luminos.

A doua zonă este înconjurată de o cochilie slab observabilă cu valori ridicate ale temperaturii. Aceasta implică o mulțime de molecule de oxigen, care contribuie la arderea completă a particulelor de combustibil. După oxidarea substanțelor, în a treia zonă nu se observă efectul luminos.

Reprezentare schematică

Pentru claritate, vă prezentăm atenția asupra imaginii lumanarilor arzătoare. Diagrama flacării include:

1. Prima zonă sau întuneric.
2. A doua zonă strălucitoare.
3. Cea de a treia coajă transparentă.

Firul lumanii nu arde, dar are loc doar încărcarea capătului îndoit.

Arderea lămpii spirtoase

Pentru experimentele chimice sunt adesea folosite mici rezervoare cu alcool. Ele sunt numite spirite. Fitilul arzătorului este impregnat cu combustibil lichid umplut prin orificiu. Acest lucru este facilitat de presiunea capilară. Când se atinge vârful liber al fitilului, alcoolul începe să se evapore. În starea de vapori, este aprins și ars la o temperatură de cel mult 900 ° C.

Flacăra lămpii spirtoase are forma obișnuită, este aproape incoloră, cu o ușoară nuanță de albastru. Zonele sale nu sunt atât de vizibile ca o lumânare.

în alcool arzător, numit după omul de știință Barthel, începutul focului este situat deasupra grilajului mantalei arzătorului. O astfel de penetrare a flacării are ca rezultat o scădere a conului închis interior, iar secțiunea mijlocie, care este considerată a fi cea mai tare, iese din gaură.

Caracteristică de culoare

Radiații diferite culorile flacarii, este cauzată de tranziții electronice. Ele sunt numite și termice. Astfel, ca rezultat al arderii componentei hidrocarbonate în aer, o flacără albastră se datorează evoluției compusului H-C. Și când particulele C-C sunt emise, lanterna este vopsită într-o culoare portocalie-roșie.

Este dificil să se ia în considerare structura unei flăcări a cărei chimie include compuși de apă, dioxid de carbon și monoxid de carbon, legătură OH. Limbile sale sunt aproape incolore, deoarece particulele de mai sus emit radiații ultraviolete și infraroșii în timpul arderii.

Culoarea flacării este interrelaționată cu indicii de temperatură, cu prezența particulelor ionice în ea, care se referă la o anumită emisie sau un spectru optic. Astfel, arderea unor elemente duce la schimbarea culorii focului din arzător. Diferențele în colorarea tortei sunt asociate cu aranjarea elementelor din diferitele grupuri ale sistemului periodic.

Focul pentru prezența radiației, legat de spectrul vizibil, este studiat de spectroscop. Sa constatat că substanțele simple din subgrupul general exercită de asemenea o colorare similară a flacarii. Pentru claritate, se folosește combustia de sodiu ca test pentru acest metal. Când este introdus în flacără, limbile devin galbene. Pe baza caracteristicilor de culoare, linia de sodiu este extrasă în spectrul emisiilor.

pentru metale alcaline caracteristică caracteristică a excitației rapide a radiației luminoase a particulelor atomice. Atunci când se introduc astfel de compuși nevolatili ai unor astfel de elemente în focul unui arzător Bunsen, acesta pătează.

Examenul spectroscopic prezintă linii caracteristice în regiune vizibile ochiului uman. Viteza excitației radiației luminoase și a structurii spectrale simple sunt strâns legate între ele cu caracteristicile electropozitive ridicate ale acestor metale.

trăsătură

Clasificarea flăcării se bazează pe următoarele caracteristici:

• starea compușilor de combustie agregată. Ele sunt gazoase, aerodispersive, solide și lichide;
• tipul de radiații, care poate fi incolor, luminos și colorat;
• viteza de distribuție. Există o răspândire rapidă și lentă;
• înălțimea flacării. Structura poate fi scurtă și lungă;
• natura mișcării amestecurilor reactive. Distingă mișcarea pulsatoare, laminară și turbulentă;
• percepția vizuală. Substanțele ard cu eliberarea unei flăcări fumoase, colorate sau transparente;
• indicatorul de temperatură. Flacăra poate fi temperatură joasă, rece și temperatură ridicată.
• - agent de oxidare a combustibilului.

Arderea are loc ca urmare a difuziei sau a agitării prealabile a componentelor active.

Suprafața de oxidare și de reducere

Procesul de oxidare are loc într-o zonă slab vizibilă. Este cel mai tare și este situat în partea de sus. În el, particulele de combustibil suferă o ardere completă. Și prezența deficienței de oxigen și a defecțiunilor de combustibil conduce la un proces intensiv de oxidare. Această caracteristică trebuie utilizată atunci când obiectele sunt încălzite deasupra arzătorului. Acesta este motivul pentru care substanța este scufundată în partea superioară a flacarii. Această combustie are loc mult mai rapid.

Reacțiile de reabilitare au loc în părțile centrale și inferioare ale flacării. Conține o cantitate mare de substanțe combustibile și o cantitate mică de O₂ molecule care efectuează combustie. La intrarea în aceste zone compuși care conțin oxigen scindarea elementului O.

Ca un exemplu de flacără reducătoare, se folosește procesul de divizare a fierului de sulfat bivalent. În cazul ingerării FeSO₄ în partea centrală a tortei arzătorului, mai întâi se încălzește și apoi se descompune în oxid feric, anhidridă și dioxid de sulf. În această reacție, se observă o reducere a lui S cu o încărcătură de +6 până la +4.

Flamă de sudură

Acest tip de incendiu se formează ca rezultat al arderii unui amestec dintr-un gaz sau vapori ai unui lichid cu oxigen de aer pur.

Un exemplu este formarea unei flăcări cu oxigen-acetilenă. Distinge:

• zona de bază;
• zona de recuperare medie;
• zona de margine flare.

Atât de multe amestecuri de oxigen și oxigen ard. Diferențele în raportul dintre acetilenă și oxidant conduc la diferite tipuri de flacără. Poate fi normal, carburizare (acetilenică) și structură oxidativă.

Teoretic, procesul de ardere incompletă a acetilenei în oxigen pur poate fi caracterizat prin următoarea ecuație: HCCH + O₂ → H₂ + CO + CO (un mol de O₂₎.

Hidrogenul molecular rezultat și monoxidul de carbon reacționează cu oxigenul în aer. Produsele finale sunt apa și oxidul de carbon tetravalent. Ecuația este după cum urmează: CO + CO + H₂ + 1frac12-O₂ → CO₂ + CO₂ +H₂O. Această reacție necesită 1,5 moli de oxigen. Când însumați O₂ se constată că 2,5 moli sunt cheltuite pentru 1 mol de HCCH. Și întrucât, în practică, este dificil să se găsească oxigen pur (de cele mai multe ori are o contaminare mică cu impurități), atunci raportul O₂ la HCCH va fi de la 1,10 la 1,20.

Când raportul de oxigen la acetilenă este mai mic de 1,10, apare o flacără de carburizare. Structura sa are un nucleu mărit, contururile sale devin vagi. De la un astfel de incendiu, funinginele sunt eliberate, datorită lipsei de molecule de oxigen.

Dacă raportul gazelor este mai mare de 1,20, atunci se obține o flacără oxidantă cu un exces de oxigen. Moleculele sale excesive distrug atomii de fier și alte componente ale arzătorului de oțel. Într-o astfel de flacără, partea nucleară devine scurtă și are puncte ascuțite.

Citirea temperaturii

Fiecare zonă a focului unei lumanari sau a unui arzător are propriile valori datorită apariției moleculelor de oxigen. Temperatura flăcării deschise variază în diferite părți de la 300 ° C la 1600 ° C.

Un exemplu este flacăra difuză și laminară, care este formată din trei cochilii. Conul său constă dintr-o secțiune întunecată cu o temperatură de până la 360 ° C și o deficiență a unei substanțe oxidante. Deasupra este o zonă strălucitoare. Domeniul de temperatură variază între 550 și 850 ° C, ceea ce promovează descompunerea amestecului de combustibil termic și combustia acestuia.

Zona exterioară este abia vizibilă. În ea, temperatura flacării atinge 1560 ° C, datorită caracteristicilor naturale ale moleculelor de combustibil și vitezei cu care intră agentul de oxidare. Aici arderea este cea mai energică.

Substanțele sunt aprinse în condiții de temperatură diferite. Astfel, magneziul metalic arde numai la 2210 ° C. Pentru multe substanțe solide, temperatura flacării este de aproximativ 350 ° C. Focul de chibrituri și kerosen este posibil la 800 ° C, în timp ce lemnul - de la 850 ° C la 950 ° C.

Țigareta arde cu o flacără, temperatura căreia variază de la 690 la 790 ° C, iar în amestecul de propan-butan - de la 790 ° C la 1960 ° C. Benzina se aprinde la 1350 ° C. Flacăra de ardere a alcoolului are o temperatură de cel mult 900 ° C.