Flamme

Flamme - et varmt gasformigt medium dannet under forbrænding og elektriske udladninger , hovedsageligt bestående af delvist ioniserede partikler, hvor kemiske vekselvirkninger og fysisk-kemiske omdannelser af mediets bestanddele (herunder brændstof, oxidationsmiddel, urenhedspartikler, produkter af deres vekselvirkning) finde sted). Ledsaget af intens stråling (i UV, IR, synlig del af spektret - "glød") og varmeafgivelse .

På russisk er der ingen klar semantisk adskillelse af ordene flamme og ild , dog er ordet "ild" traditionelt forbundet med en beskrivelse af forbrændingsprocesser , mens flamme har en mere generel anvendelse, herunder for processer, der ikke er relateret til forbrænding: lyn , elektrisk lysbue, glød af vakuumlamper og så videre.

Nogle gange i den videnskabelige litteratur omtales en flamme som et "kold-/lavtemperaturplasma", da det i bund og grund er en gas bestående af termisk ioniserede partikler med en lille mængde ladning (normalt ikke mere end ± 2-3) , mens et højtemperaturplasma kaldes en stoftilstand , hvor atomkerner og deres elektronskaller eksisterer hver for sig.

Flammemediet indeholder ladede partikler ( ioner , radikaler ), som bestemmer flammens elektriske ledningsevne og dens interaktion med elektromagnetiske felter. Enheder er bygget efter dette princip, der er i stand til at dæmpe flammen ved hjælp af elektromagnetisk stråling, rive den væk fra brændbare materialer eller ændre dens form [1] .

Flammefarve

Flammens farve bestemmes af strålingen fra elektroniske overgange (f.eks. termisk stråling) af forskellige exciterede (både ladede og uladede) partikler dannet som følge af en kemisk reaktion mellem brændstofmolekyler og luftens ilt, samt som en resultat af termisk dissociation. Især under forbrændingen af ​​kulstofbrændstof i luft skyldes den blå del af flammefarven strålingen fra CN ± n partikler , den rød-orange del skyldes strålingen af ​​C 2 ± n partikler og sodmikropartikler. Udstrålingen af ​​andre partikler dannet under forbrændingsprocessen (CH x ± n , H 2 O ± n , HO ± n , CO 2 ± n , CO ± n ) og basisgasser (N 2 , O 2 , Ar) er usynlig for det menneskelige øje UV- og IR- dele af spektret. Derudover er flammens farve stærkt påvirket af tilstedeværelsen i selve brændstoffet, designdetaljerne for brændere, dyser og så videre, forbindelser af forskellige metaller, primært natrium. I den synlige del af spektret er strålingen af ​​natrium ekstremt intens og er ansvarlig for den orange-gule farve af flammen, mens strålingen fra et lidt mindre almindeligt kalium viser sig at være praktisk talt umulig at skelne fra dens baggrund (da de fleste organismer har K + / Na + kanaler i deres celler, i kulstofbrændstoffet af plante- eller animalsk oprindelse, er der i gennemsnit 2 kaliumatomer pr. 3 natriumatomer).

Flammetemperatur

De højeste kendte forbrændingstemperaturer: dicyanoacetylen C 4 N 2 5'260 K (4'990 °C) i oxygen og op til 6'000 K (5'730 °C) i ozon [3] ; cyanogen (CN) 2 4'525 °C i oxygen [4] .

Da vand har en meget høj varmekapacitet , eliminerer fraværet af brint i brændstoffet varmetab til dannelsen af ​​vand og giver dig mulighed for at udvikle en højere temperatur.

Klassifikation

Flammer er klassificeret efter:

Inde i keglen af ​​en laminær diffusionsflamme kan 3 zoner (skaller) skelnes:

  1. mørk zone (300-350 °C), hvor forbrænding ikke sker på grund af mangel på et oxidationsmiddel;
  2. en lysende zone, hvor den termiske nedbrydning af brændstoffet og dets delvise forbrænding forekommer (500-800 ° C);
  3. en knap lysende zone, som er karakteriseret ved den endelige forbrænding af brændstoffets nedbrydningsprodukter og en maksimal temperatur (900-1500 ° C).

Flammens temperatur afhænger af arten af ​​det brændbare stof og intensiteten af ​​tilførslen af ​​oxidationsmidlet.

Flammeudbredelse i et forblandet medium (uforstyrret) sker fra hvert punkt på flammefronten langs normalen til flammeoverfladen: værdien af ​​en sådan normal flammeudbredelseshastighed (NSRP) er hovedkarakteristikken for et brændbart medium. Det repræsenterer den lavest mulige flammehastighed. Værdierne af NSRP er forskellige for forskellige brændbare blandinger - fra 0,03 til 15 m/s.

Flammeudbredelse gennem virkelige gas-luft-blandinger kompliceres altid af ydre forstyrrende påvirkninger på grund af tyngdekraften, konvektionsstrømme, friktion og så videre. Derfor adskiller de reelle flammeudbredelseshastigheder sig altid fra de normale. Afhængigt af forbrændingens art har flammeudbredelseshastigheder følgende værdiområder: ved deflagrationsforbrænding - op til 100 m/s; under eksplosiv forbrænding - fra 300 til 1000 m / s; med detonationsforbrænding - over 1000 m/s.

Oxiderende flamme

Den er placeret i den øverste, varmeste del af flammen, hvor brændbare stoffer næsten fuldstændigt omdannes til forbrændingsprodukter. I dette område af flammen er der et overskud af ilt og mangel på brændstof, derfor oxideres stoffer, der er placeret i denne zone, intensivt .

Restorative Flame

Dette er den del af flammen, der er tættest på eller lige under midten af ​​flammen. I dette område af flammen er der meget brændstof og lidt ilt til forbrænding, derfor, hvis et stof, der indeholder ilt, indføres i denne del af flammen, fjernes ilt fra stoffet.

Dette kan illustreres ved eksemplet med reduktionsreaktionen af ​​bariumsulfat BaS04 . Ved hjælp af en platinsløjfe tages BaSO 4 og opvarmes i den reducerende del af flammen på en spritbrænder. I dette tilfælde reduceres bariumsulfat, og der dannes bariumsulfid BaS. Derfor kaldes flammen genoprettende .

Flammens farve afhænger af flere faktorer. De vigtigste er: temperatur , tilstedeværelsen af ​​mikropartikler og ioner i flammen , som bestemmer emissionsspektret .

Ansøgning

Flamme (oxiderende og reduktiv) bruges i analytisk kemi , især i produktionen af ​​farvede perler til hurtig identifikation af mineraler og sten, herunder i marken, ved hjælp af et blæserør .

Flamme i nul tyngdekraft

Under forhold, hvor accelerationen af ​​frit fald kompenseres af centrifugalkraft, for eksempel når man flyver i jordens kredsløb, ser forbrændingen af ​​stof noget anderledes ud. Da gravitationsaccelerationen kompenseres, er Archimedes-kraften praktisk talt ikke-eksisterende. Under forhold med vægtløshed sker forbrændingen af ​​stoffer på selve overfladen af ​​stoffet (flammen trækkes ikke ud), og forbrændingen er mere fuldstændig. Forbrændingsprodukter spredes gradvist jævnt i miljøet. Dette er meget farligt for ventilationssystemer. Pulvere er også en alvorlig fare , derfor bruges pulveriserede materialer i rummet ikke nogen steder, undtagen til specielle eksperimenter med pulvere.

I en luftstrøm trækkes flammen ud og får en velkendt form. Flammen af ​​gasbrændere på grund af gastrykket under vægtløse forhold adskiller sig heller ikke udad fra forbrænding under terrestriske forhold.

Se også

Litteratur

Tideman B. G., Stsiborsky D. B. Forbrændingskemi. - L. , 1935.

Noter

  1. ↑ Popular Mechanics Magazine udgave 106. august 2011. s. 18
  2. ↑ Baker, R.R. Temperaturfordeling inde i en brændende cigaret  // Nature. - 1974. - T. 247 . - S. 405-406 . - doi : 10.1038/247405a0 .
  3. ↑ Kirshenbaum, AD; A. V. Grosse (maj 1956). "Forbrændingen af ​​kulstofsubnitrid, NC4N og en kemisk metode til produktion af kontinuerlige temperaturer i området 5000-6000°K". Journal of the American Chemical Society. 78 (9): 2020. doi:10.1021/ja01590a075
  4. ↑ Thomas, N.; Gaydon, A.G.; Brewer, L. (1952). "Cyanogenflammer og N2's dissociationsenergi". Journal of Chemical Physics. 20(3): 369-374. Bibcode:1952JChPh..20..369T. doi:10.1063/1.1700426.
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger