Полум`я: будова, опис, схема, температура

У процесі горіння утворюється полум`я, будова якого обумовлена реагують речовинами. Його структура поділена на області в залежності від температурних показників.

визначення

Полум`ям називають гази в розпеченому вигляді, в яких присутні складові плазми або речовини в твердою дисперсною формі. У них здійснюються перетворення фізичного і хімічного типу, що супроводжуються світінням, виділенням теплової енергії і розігрівом.

Наявність же в газоподібному середовищі іонних і радикальних частинок характеризує його електричну провідність і особлива поведінка в електромагнітному полі.

Що таке язики полум`я

Зазвичай так називають процеси, пов`язані з горінням. У порівнянні з повітрям, газова щільність менше, але високі температурні показники обумовлюють підняття газу. Так і утворюються язики полум`я, які бувають довгими і короткими. Часто відбувається і плавний перехід одних форм в інші.

Полум`я: будова і структура

Для визначення зовнішнього вигляду такого явища досить запалити газовий пальник. Що з`явилося не світяться полум`я не можна назвати однорідним. Візуально можна виділити три його основні області. До речі, вивчення будови полум`я показує, що різні речовини горять з утворенням різного типу факела.

При горінні суміші з газу і повітря спочатку відбувається формування короткого факела, колір якого має блакитні і фіолетові відтінки. У ньому проглядається ядро - зелено-блакитне, нагадує конус. Розглянемо це полум`я. Будова його розділяється на три зони:

1. Виділяють підготовчу область, в якій відбувається нагрівання суміші з газу і повітря при виході з отвору пальника.
2. За нею йде зона, в якій відбувається горіння. Вона займає верхівку конуса.
3. Коли є недолік повітряного потоку, газ згоряє в повному обсязі. Виділяється вуглецю двовалентний оксид і водневі залишки. Їх Догорание протікає в третій області, де є кисневий доступ.

Тепер окремо розглянемо різні процеси горіння.

горіння свічки

Горіння свічки подібно горінню сірника або запальнички. А будова полум`я свічки нагадує розпечений газовий потік, який витягується вгору за рахунок виштовхують сил. Процес починається з нагрівання гніту, за яким слід випаровування парафіну.

Найнижчу зону, що знаходиться всередині і прилеглу до нитки, називають першою областю. Вона володіє невеликим світінням синього кольору через великої кількості палива, але малого обсягу кисневої суміші. Тут здійснюється процес неповного згоряння речовин з виділенням чадного газу, який в подальшому окислюється.

Відео: Газовий котел Protherm Гепард

Першу зону оточує світиться друга оболонка, яка характеризує будова полум`я свічки. У неї надходить більший кисневий обсяг, що обумовлює продовження окислювальному реакції за участю паливних молекул. Температурні показники тут будуть вище, ніж в темній зоні, але недостатні для кінцевого розкладання. Саме в перших двох областях при сильному нагріванні крапельок незгорілого палива і вугільних частинок з`являється світиться ефект.

Друга зона оточена слабозаметний оболонкою з високими температурними значеннями. У неї заходить багато кисневих молекул, що сприяє повному догоранням паливних частинок. Після окислення речовин, в третій зоні світиться ефект не спостерігається.

схематичне зображення

Для наочності представляємо вашій увазі зображення горіння свічки. Схема полум`я включає:

1. Першу або темну область.
2. Другу світиться зону.
3. Третю прозору оболонку.

Нитка свічки не піддається горінню, а тільки відбувається обвуглювання загнутого кінця.

горіння спиртівки

Для хімічних експериментів часто використовують невеликі резервуари зі спиртом. Їх називають спиртівками. Гніт пальника просочується залитим через отвір рідким паливом. Цьому сприяє тиск капілярний. При досягненні вільної верхівки гніту, спирт починає випаровуватися. У пароподібному стані він підпалюється і горить при температурі не більше 900 ° C.

Полум`я спиртівки має звичайну форму, воно практично безбарвне, з невеликим відтінком блакитного. Його зони не так чітко видно, як у свічки.

У спиртового пальника, названої в честь вченого Бартеля, початок вогню розташовується над калильним сіткою пальника. Таке заглиблення полум`я призводить до зменшення внутрішнього темного конуса, а з отвору виходить середній ділянку, який вважається самим гарячим.

Колірна характеристика

Випромінювання різних кольорів полум`я, викликається електронними переходами. Їх ще називають тепловими. Так, в результаті горіння вуглеводневого компонента в повітряному середовищі, синє полум`я обумовлено виділенням з`єднання H-C. А при випромінюванні частинок C-C, факел забарвлюється в оранжево-червоний колір.

Важко розглянути будова полум`я, хімія якого включає сполуки води, вуглекислого та чадного газу, зв`язок OH. Його мови практично безбарвні, так як вищевказані частинки при горінні виділяють випромінювання ультрафіолетового і інфрачервоного спектра.

Забарвлення полум`я взаємопов`язана з температурними показниками, з наявністю в ньому іонних частинок, які відносяться до певного емісійному або оптичному спектру. Так, горіння деяких елементів призводить до зміни кольору вогню в пальнику. Відмінності в фарбуванні факела пов`язані з розташуванням елементів в різних групах системи періодичної.

Вогонь на наявність випромінювань, що відносяться до видимого спектру, вивчають спектроскопом. При цьому було встановлено, що прості речовини із загальної підгрупи надають і подібне забарвлення полум`я. Для наочності використовують горіння натрію як тесту на даний метал. При внесенні його в полум`я, язики стають яскраво-жовтими. На підставі колірних характеристик виділяють натрієву лінію в емісійному спектрі.

для лужних металів характерно властивість швидкого збудження світлового випромінювання атомарних частинок. При внесенні труднолетучих з`єднань таких елементів в вогонь пальника Бунзена відбувається його фарбування.

Спектроскопічне дослідження показує характерні лінії в області, видимої для ока людини. Швидкість порушення світлового випромінювання і просте спектральний будова тісно взаємопов`язані з високою електропозитивний характеристикою даних металів.

характеристика

В основі класифікації полум`я лежать такі характеристики:

• стан агрегатний згорають з`єднань. Вони бувають газоподібної, аеродісперсние, твердої і рідкої форми;
• тип випромінювання, яке може бути безбарвним, що світиться і забарвленим;
• розподільна швидкість. Існує швидке і повільне поширення;
• висота полум`я. Будова може бути коротким і довгим;
• характер пересування реагують сумішей. Виділяють пульсуюче, ламинарное, турбулентний рух;
• візуальне сприйняття. Речовини горять з виділенням коптить, кольорового або прозорого полум`я;
• температурний показник. Полум`я може бути низькотемпературним, холодним і високотемпературним.
• стан фази паливо - окисляє реагент.

Займання відбувається в результаті дифузії або при попередньому перемішуванні активних компонентів.

Окислювальна і відновна область

Процес окислення протікає в слабозаметний зоні. Вона найгарячіша і розташовується вгорі. У ній паливні частинки піддаються повному згорянню. А наявність в кисневого надлишку і пального нестачі призводить до інтенсивного процесу окислення. Цією особливістю слід користуватися при нагріванні предметів над пальником. Саме тому речовина занурюють в верхню частину полум`я. Таке горіння протікає набагато швидше.

Відновні реакції проходять в центральній і нижній частині полум`я. Тут міститься великий запас горючих речовин і мала кількість O₂ молекул, які здійснюють горіння. При внесенні в ці області кисневмісних сполук здійснюється відщеплення O елемента.

Як приклад відновного полум`я використовують процес розщеплення заліза двовалентного сульфату. При попаданні FeSO₄ в центральну частину факела пальника, відбувається спочатку його нагрівання, а потім розкладання на оксид тривалентного заліза, ангідрид і двоокис сірки. В даній реакції спостерігається відновлення S з зарядом від +6 до +4.

зварювальне полум`я

Даний вид вогню утворюється в результаті згоряння суміші з газу або пари рідини з киснем чистого повітря.

Прикладом служить формування полум`я киснево-ацетиленового. У ньому виділяють:

• зону ядра;
• середню область відновлення;
• факельну крайню зону.

Так горять багато газокисневі суміші. Відмінності в співвідношенні ацетилену і окислювача призводять до різного типу полум`я. Воно може бути нормального, науглероживается (ацетіленістого) і окисного будови.

Теоретично процес неповного згоряння ацетилену в чистому кисні можна охарактеризувати наступним рівнянням: HCCH + O₂ H₂ + CO + CO (для реакції необхідна одна моль O₂₎.

Отриманий же молекулярний водень і чадний газ реагують з повітряним киснем. Кінцевими продуктами є вода і оксид чотирьохвалентного вуглецю. Рівняння виглядає так: CO + CO + H₂ + 1½-O₂ CO₂ + CO₂ +H₂O. Для цієї реакції необхідно 1,5 благаючи кисню. При підсумовуванні O₂ виходить, що 2,5 моль витрачається на 1 моль HCCH. А так як на практиці важко знайти ідеально чистий кисень (часто він має невелике забруднення домішками), то співвідношення O₂ до HCCH буде 1,10 до 1,20.

Коли значення пропорції кисню до ацетилену менше 1,10, виникає науглероживается полум`я. Будова його має збільшене ядро, обриси його стають розпливчастими. З такого вогню виділяється кіптява, внаслідок нестачі кисневих молекул.

Якщо ж співвідношення газів більше 1,20, то виходить окислительное полум`я з кисневим надлишком. Зайві його молекули руйнують атоми заліза і інші компоненти сталевий пальника. У такому полум`я ядерна частина стає короткою і має загострення.

температурні показники

Кожна зона вогню свічки або пальника має свої значення, обумовлені надходженням кисневим молекул. Температура відкритого полум`я в різних його частинах коливається від 300 ° C до 1600 ° C.

Відео: Підключення датчика температури зовнішнього повітря GF890

Прикладом служить полум`я диффузионное і ламинарное, яке утворено трьома оболонками. Конус його складається з темної ділянки з температурою до 360 ° C і недоліком окисляє речовини. Над ним розташовується зона світіння. Її температурний показник коливається від 550 до 850 ° C, що сприяє розкладанню термічного горючої суміші і її горіння.

Зовнішня область ледь помітна. У ній температура полум`я доходить до 1560 ° C, що обумовлено природними характеристиками паливних молекул і швидкістю надходження окисляє речовини. Тут горіння найбільш енергійне.

Відео: Пристрій карбюратора (Спеціально для АВТОмладенцев)

Речовини спалахують при різних температурних умовах. Так, металевий магній горить тільки при 2210 ° С. Для багатьох твердих речовин температура полум`я близько 350 ° С. Займання сірників і гасу можливо при 800 ° С, тоді як деревини - від 850 ° С до 950 ° С.

Сигарета горить полум`ям, температура якого варіюється від 690 до 790 ° С, а в пропан-бутанової суміші - від 790 ° С до 1960 ° С. Бензин запалюється при 1350 ° С. Полум`я горіння спирту має температуру не більше 900 ° С.