Flacăra: structură, descriere, circuit, temperatură

În timpul arderii, se formează o flacără, a cărei structură se datorează substanțelor care reacţionează. Structura sa este împărțită în regiuni în funcție de indicatorii de temperatură.

definiție

O flacără este un gaz fierbinte,care conţin componente plasmatice sau substanţe în formă solidă dispersată. Ei efectuează transformări de tip fizic și chimic, însoțite de luminiscență, eliberare de energie termică și încălzire.

Prezența particulelor ionice și radicalice într-un mediu gazos îi caracterizează conductivitatea electrică și comportamentul special într-un câmp electromagnetic.

Ce sunt flăcările

De obicei, acesta este numele proceselor asociateardere. În comparație cu aerul, densitatea gazului este mai mică, dar temperaturile ridicate provoacă creșterea gazului. Așa se formează flăcările, care sunt lungi și scurte. Adesea există o tranziție lină de la o formă la alta.

Flacără: structură și structură

Pentru a determina aspectul descrisfenomene, este suficient să aprindeți un arzător cu gaz. Flacăra neluminoasă rezultată nu poate fi numită omogenă. Din punct de vedere vizual, se pot distinge trei zone principale. Apropo, studiul structurii flăcării arată că diferite substanțe ard cu formarea unui alt tip de torță.

Când arde un amestec de gaz și aer, primulse formează o torță scurtă, a cărei culoare are nuanțe de albastru și violet. Miezul este vizibil în el - verde-albastru, asemănător cu un con. Luați în considerare această flacără. Structura sa este împărțită în trei zone:

1. Alocați o zonă pregătitoare în care amestecul de gaz și aer să fie încălzit la ieșirea din orificiul arzătorului.
2. Este urmată de zona în care are loc arderea. Ocupă partea superioară a conului.
3. Când există o lipsă de flux de aer, gazulnu arde complet. Se eliberează oxid de carbon divalent și reziduuri de hidrogen. Postarderea lor are loc în a treia zonă, unde există acces la oxigen.

Acum vom lua în considerare separat diferite procese de ardere.

Lumânare aprinsă

A arde o lumânare este ca și cum ai arde un chibrit saubrichete. Și structura flăcării unei lumânări seamănă cu un curent de gaz fierbinte, care este tras în sus din cauza forțelor de plutire. Procesul începe cu încălzirea fitilului, urmată de evaporarea parafinei.

Zona cea mai de jos, situată în interiorul șiadiacent firului se numește prima regiune. Are o ușoară strălucire albastră datorită cantității mari de combustibil, dar volumului mic al amestecului de oxigen. Aici, procesul de ardere incompletă a substanțelor se realizează cu eliberarea de monoxid de carbon, care este ulterior oxidat.

Prima zonă este înconjurată de o a doua carcasă luminoasă,descriind structura flăcării unei lumânări. Un volum mai mare de oxigen intră în el, ceea ce determină continuarea reacției oxidative cu participarea moleculelor de combustibil. Indicatorii de temperatură aici vor fi mai mari decât în ​​zona întunecată, dar insuficienti pentru descompunerea finală. În primele două zone apare un efect luminos atunci când picăturile de combustibil nearse și particulele de cărbune sunt puternic încălzite.

A doua zonă este înconjurată de o coajă discretă cuvalori ridicate de temperatură. Multe molecule de oxigen intră în el, ceea ce contribuie la arderea completă a particulelor de combustibil. După oxidarea substanțelor, efectul luminos nu se observă în zona a treia.

Reprezentare schematică

Pentru claritate, vă prezentăm atenției imaginea unei lumânări aprinse. Schema de flacără include:

1. Prima zonă sau întunecată.
2. A doua zonă luminoasă.
3. A treia coajă transparentă.

Firul lumânării nu suferă ardere, ci are loc doar carbonizarea capătului îndoit.

Lampă cu spirit aprins

Adesea folosit în experimente chimicerezervoare mici de alcool. Se numesc lămpi cu alcool. Fitilul arzătorului este impregnat cu combustibil lichid turnat prin orificiu. Acest lucru este facilitat de presiunea capilară. La atingerea vârfului liber al fitilului, alcoolul începe să se evapore. În stare de vapori, se aprinde și arde la o temperatură care nu depășește 900 °C.

Flacăra lămpii cu spirit are forma obișnuită, este aproape incoloră, cu o ușoară nuanță de albastru. Zonele sale nu sunt la fel de clar vizibile ca cele ale unei lumânări.

La arzătorul de alcool, numit după om de științăBartel, începutul incendiului este situat deasupra grilei incandescente a arzătorului. Această adâncire a flăcării duce la o scădere a conului întunecat interior, iar secțiunea de mijloc iese din gaură, care este considerată cea mai fierbinte.

Caracteristica culorii

Emisii de diferite culori ale flăcării, cauzate detranziții electronice. Se mai numesc si termice. Deci, ca urmare a arderii componentei de hidrocarbură în aer, flacăra albastră se datorează eliberării compusului H-C. Și când sunt emise particule de C-C, lanterna devine portocaliu-roșu.

Este greu de văzut structura flăcării, chimiacare include compuși ai apei, dioxid de carbon și monoxid de carbon, legătura OH. Limbile sale sunt practic incolore, deoarece particulele de mai sus emit radiații ultraviolete și infraroșii atunci când sunt arse.

Culoarea flăcării este legată de temperaturăindicatori, cu prezența particulelor ionice în el, care aparțin unui anumit spectru de emisie sau optic. Astfel, arderea unor elemente duce la schimbarea culorii focului din arzator. Diferențele de colorare a penei sunt asociate cu aranjarea elementelor în diferite grupuri ale sistemului periodic.

Foc pentru prezența radiațiilor legate despectru vizibil, studiat cu un spectroscop. În același timp, s-a constatat că substanțele simple din subgrupa generală au și o colorare similară a flăcării. Pentru claritate, arderea sodiului este folosită ca test pentru acest metal. Când sunt aduse în flacără, limbile devin galbene strălucitoare. Pe baza caracteristicilor de culoare, linia de sodiu este izolată în spectrul de emisie.

Metalele alcaline se caracterizează prin proprietateexcitarea rapidă a radiației luminoase a particulelor atomice. Când compușii slab volatili ai unor astfel de elemente sunt introduși în focul unui arzător Bunsen, acesta este colorat.

Examenul spectroscopic aratălinii caracteristice în zona vizibilă pentru ochiul uman. Viteza de excitare a radiației luminoase și structura spectrală simplă sunt strâns legate de caracteristica electropozitivă ridicată a acestor metale.

trăsătură

Clasificarea flăcării se bazează pe următoarele caracteristici:

• starea agregată a compuşilor de ardere. Ele vin în forme gazoase, aerodisperse, solide și lichide;
• tip de radiație, care poate fi incoloră, luminoasă și colorată;
• viteza de distributie. Există o răspândire rapidă și lentă;
• înălțimea flăcării. Structura poate fi scurtă și lungă;
• natura mișcării amestecurilor de reacție. Alocați mișcări pulsatorii, laminare, turbulente;
• perceptie vizuala. Substanțele ard cu degajarea unei flăcări fumurii, colorate sau transparente;
• indicator de temperatură. Flacăra poate fi la temperatură scăzută, rece și la temperatură ridicată.
• starea fazei combustibil - agent oxidant.

Aprinderea are loc ca rezultat al difuziei sau al preamestecului componentelor active.

Regiunea de oxidare și reducere

Procesul de oxidare are loc într-o zonă discretă.Ea este cea mai tare și este situată în vârf. În ea, particulele de combustibil suferă ardere completă. Iar prezența excesului de oxigen și a deficitului de combustibil duce la un proces intens de oxidare. Această caracteristică trebuie utilizată atunci când încălziți obiecte peste arzător. De aceea substanța este scufundată în partea superioară a flăcării. O astfel de ardere are loc mult mai repede.

Reacțiile de reducere au loc în părțile centrale și inferioare ale flăcării. Conține o cantitate mare de substanțe combustibile și o cantitate mică de O₂ molecule care arde. Atunci când în aceste zone sunt introduși compuși care conțin oxigen, are loc eliminarea elementului O.

Ca exemplu de flacără reducătoare, este utilizat procesul de scindare a sulfatului feros. Când intră FeSO₄ în partea centrală a flăcării arzătorului,mai întâi încălzirea acestuia și apoi descompunerea în oxid feric, anhidridă și dioxid de sulf. În această reacție, se observă reducerea lui S cu o sarcină de la +6 la +4.

flacara de sudare

Acest tip de incendiu se formează ca urmare a arderii unui amestec de gaz sau vapori lichizi cu oxigen în aer curat.

Un exemplu este formarea unei flăcări de oxiacetilenă. Se evidentiaza:

• zona centrală;
• zona medie de recuperare;
• zona de capăt de flare.

Acesta este câte amestecuri gaz-oxigen ard.Diferențele în raportul dintre acetilenă și oxidant conduc la un tip diferit de flacără. Poate fi o structură normală, cementantă (acetilenă) și oxidantă.

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

Hidrogenul molecular rezultat și monoxidul de carbon reacționează cu oxigenul din aer. Produsele finite sunt apa și monoxidul de carbon tetravalent. Ecuația arată astfel: CO + CO + H₂ + 1½O₂ → CO₂ + CO₂ + H₂O. Această reacție necesită 1,5 moli de oxigen. Când însumăm O₂ se dovedește că 2,5 moli sunt cheltuiți pe 1 mol de HCCH. Și deoarece în practică este dificil să găsești oxigenul ideal pur (deseori are o ușoară contaminare cu impurități), raportul O₂ la HCCH va fi de la 1,10 la 1,20.

Când raportul dintre oxigen și acetilenămai mică de 1,10, apare o flacără de cementare. Structura sa are un nucleu lărgit, contururile sale devin neclare. Funinginea este emisă dintr-un astfel de incendiu, din cauza lipsei de molecule de oxigen.

Dacă raportul de gaz este mai mare de 1,20, atuncise obţine o flacără oxidantă cu un exces de oxigen. Moleculele sale în exces distrug atomii de fier și alte componente ale arzătorului din oțel. Într-o astfel de flacără, partea nucleară devine scurtă și are puncte.

Indicatori de temperatură

Fiecare zonă de foc a unei lumânări sau a unui arzător are propriul său sens, datorită furnizării de molecule de oxigen. Temperatura unei flăcări deschise în diferitele sale părți variază de la 300 °C la 1600 °C.

Un exemplu este o flacără de difuzie și laminară,care este format din trei scoici. Conul său este format dintr-o zonă întunecată cu o temperatură de până la 360 ° C și o lipsă a unui agent oxidant. Deasupra ei este o zonă de strălucire. Indicele său de temperatură variază de la 550 la 850 ° C, ceea ce contribuie la descompunerea amestecului termic combustibil și la arderea acestuia.

Zona exterioară este abia vizibilă.În ea, temperatura flăcării atinge 1560 ° C, ceea ce se datorează caracteristicilor naturale ale moleculelor de combustibil și vitezei de intrare a agentului de oxidare. Aici arderea este cea mai energică.

Substanțele se aprind la diferite temperaturiconditii. Deci, magneziul metalic arde doar la 2210 °C. Pentru multe solide, temperatura flăcării este de aproximativ 350°C. Aprinderea chibriturilor și a kerosenului este posibilă la 800 °C, în timp ce lemnul - de la 850 °C la 950 °C.

O țigară arde cu o flacără a cărei temperaturăvariază de la 690 la 790 °С, iar în amestecul de propan-butan - de la 790 °С la 1960 °С. Benzina se aprinde la 1350°C. Flacăra alcoolului de ardere are o temperatură de cel mult 900 ° C.