Plamen: struktura, opis, shema, temperatura

V procesu izgorevanja se oblikuje plamen, katerega strukturo določajo reagirajoče snovi. Njegova struktura je razdeljena na regije, odvisno od temperaturnih indeksov.

Opredelitev

Plameni so plini v žarilni obliki, v katerih so prisotne komponente plazme ali snovi v trdni dispergirani obliki. V njih se izvajajo fizikalne in kemične transformacije, ki jih spremlja sij, izpust toplotne energije in ogrevanja.

Prisotnost ionskih in radikalnih delcev v plinastem mediju karakterizira njegovo električno prevodnost in posebno vedenje v elektromagnetnem polju.

Kakšni so plameni

Običajno je to ime za procese, povezane z izgorevanjem. V primerjavi z zrakom je gostota plina nižja, toda visokotemperaturni indeksi povzročajo dvig plina. Tako nastanejo plameni, ki so dolgi in kratki. Pogosto je gladek prehod ene oblike v drugega.

Plamen: struktura in struktura

Za določitev videza opisanega fenomena je dovolj, da se prižge plinski gorilnik. Svetlobni plamen, ki se pojavi, ne moremo imenovati homogeno. Vizualno je mogoče razlikovati tri glavna področja. Mimogrede, preučevanje strukture plamena kaže, da različne snovi gorijo s tvorbo drugačne vrste gorilnika.

Ko je mešanica zgorela iz plina in zraka, se najprej oblikuje kratek gorilnik, katerega barva je modra in vijolična. Pogled skozi jedro - zeleno-modra, podobna stožcu. Razmislite o tem plamenu. Njegova struktura je razdeljena na tri območja:

1. Izbrano je pripravljalno območje, v katerem se zmes segreva iz plina in zraka, ko zapusti odprtino gorilnika.
2. Sledi območje, v katerem se zgorevanje zgodi. Zavzame konico stožca.
3. Če pride do pomanjkanja zračnega toka, plin ne izgori v celoti. Ogljik se sprošča iz dvovalentnih oksidnih in vodikovih ostankov. Njihovo zgoščevanje poteka na tretjem območju, kjer je dostop do kisika.

Zdaj pa ločeno preučimo različne procese zgorevanja.

Gorljive sveče

Prižganje sveč je kot vžiganje tekem ali vžigalnikov. In struktura plamena sveče je podobna žarečemu toku plina, ki ga potisne sile potiskanja. Postopek se začne s segrevanjem stenj, ki ji sledi izhlapevanje parafina.

Najnižje območje, ki se nahaja znotraj in poleg žarilne nitke, se imenuje prva regija. Ima majhen sijaj modre barve zaradi velike količine goriva, vendar majhen volumen mešanice kisika. Tukaj postopek nepopolnega zgorevanja snovi z ločitvijo ogljikov monoksid, ki se kasneje oksidira.

Prvo območje je obdano s svetlobno drugo lupino, ki označuje strukturo plamena sveč. Prejema večji volumen kisika, kar povzroči nadaljevanje oksidativne reakcije, ki vključuje molekule goriva. Temperaturni indeksi tukaj bodo višji kot v temnem območju, vendar ne zadostujejo za končno razgradnjo. V prvih dveh regijah, ko so kapljice nezgorelih goriv in ogljenih delcev močno ogrevane, se pojavi svetlobni učinek.

Drugo območje je obdano s šibko opazno lupino z visokimi temperaturnimi vrednostmi. Vključuje veliko molekul kisika, kar prispeva k popolnemu izgorevanju delcev goriva. Po oksidaciji snovi v tretji coni ni opaziti svetlobnega učinka.

Shematska predstavitev

Zaradi jasnosti vam predstavljamo sliko ožganih sveč. Plamenovni diagram vključuje:

1. Prvo ali temno območje.
2. Drugo žareče območje.
3. Tretja prozorna lupina.

Nit sveče ne zgori, ampak zgodi se zgibanje upognjenega konca.

Žganje žarnice

Za kemične poskuse se pogosto uporabljajo majhni rezervoarji z alkoholom. Imenujejo se žgane pijače. Plamen gorilnika je impregniran s tekočim gorivom, napolnjenim skozi luknjo. To olajšuje kapilarni pritisk. Ko dosežete svoboden konec stenj, alkohol začne izhlapevati. V stanju hlapov se vžge in prižge pri temperaturi, ki ne presega 900 ° C.

Plamen žareče svetilke ima običajno obliko, skoraj brezbarven, z rahlim odtenkom modre barve. Njegove cone niso tako jasno vidne kot sveča.

Imam alkoholni gorilnik, imenovan po znanstveniku Barthelu, je začetek ognja nad plaščem gorilnika. Tako prodiranje plamena povzroči zmanjšanje notranjega temnega stožca in srednji del, ki se šteje za najbolj vroč, izhaja iz luknje.

Barvna značilnost

Sevanje različnih barve plamena, je posledica elektronskih prehodov. Imenujejo se tudi termični. Tako je zaradi izgorevanja ogljikovodične komponente v zraku modro ogenj posledica razvoja spojine H-C. Ko se delci C-C oddajajo, je svetilka naslikana v oranžno-rdeči barvi.

Težko je upoštevati strukturo plamena, katere kemija vključuje spojine vode, ogljikovega dioksida in ogljikovega monoksida, OH vez. Njeni jeziki so skoraj brezbarvni, saj zgornji delci oddajajo ultravijolično in infrardeče sevanje med izgorevanjem.

Barva plamena je medsebojno povezana s temperaturnimi indeksi, s prisotnostjo ionskih delcev v njem, ki se nanašajo na določen emisijski ali optični spekter. Tako gorenje nekaterih elementov povzroči spremembo barve požara v gorilniku. Razlike v barvi svetilke so povezane z razporeditvijo elementov v različnih skupinah periodičnega sistema.

Spekter spozna požar za prisotnost sevanja, ki je povezan s vidnim spektrom. Ugotovljeno je bilo, da tudi preproste snovi iz splošne podskupine izvajajo podobno barvanje plamena. Za jasnost se uporablja uporaba natrijevega zgorevanja kot test za to kovino. Ko je vnesen v plamen, jeziki postanejo svetlo rumene barve. Glede na barvne značilnosti se natrijeva linija izvleče v emisijski spekter.

Za alkalne kovine značilno lastnost hitrega vzbujanja svetlobnega sevanje atomskih delcev. Pri vnosu takih nehlapnih spojin takih elementov v ogenj gorilnika Bunsen, madeži.

Spektroskopski pregled kaže značilne črte v območju, ki so vidne človeškemu očesu. Hitrost vzbujanja svetlobnega sevanja in enostavna spektralna struktura sta tesno povezana z visokimi elektropozitivnimi lastnostmi teh kovin.

Značilnosti

Razvrstitev plamena temelji na naslednjih značilnostih:

• stanje agregatnih zgorevalnih spojin. So plinaste, aerodisperse, trdne in tekoče oblike;
• vrsta sevanja, ki je lahko brezbarvna, svetleča in obarvana;
• hitrost distribucije. Hitro in počasno širjenje;
• višina plamena. Struktura je lahko kratka in dolga;
• narava gibanja reaktivnih mešanic. Razlikujejo pulsacijsko, laminarno, turbulentno gibanje;
• vizualno zaznavanje. Snovi gorijo s sproščanjem dimljenega, barvenega ali prozornega plamena;
• indeks temperature. Plamen je lahko nizkotemperaturen, hladen in visokotemperaturen.
• gorivo - oksidacijsko sredstvo.

Gorenje nastane zaradi difuzije ali predhodnega mešanja aktivnih komponent.

Območje oksidacije in redukcije

Postopek oksidacije poteka na šibko vidnem območju. To je najbolj vroče in se nahaja na vrhu. V njej delci goriva delujejo popolnoma zgoreli. In prisotnost pomanjkanja kisika in pomanjkanja goriva povzroči intenziven oksidacijski proces. To funkcijo je treba uporabiti, ko se predmeti segrejejo nad gorilnikom. Zato je snov potopljena v zgornji del plamena. Ta izgorevanje poteka veliko hitreje.

Reakcije rehabilitacije potekajo v osrednjem in spodnjem delu plamena. Vsebuje veliko oskrbo z gorljivimi snovmi in majhno količino O₂ molekule, ki izvajajo izgorevanje. Ob vstopu na ta območja spojine, ki vsebujejo kisik cepitev elementa O.

Kot primer redukcijskega plamena se uporablja postopek deljenja železa z dvovalentnim sulfatom. V primeru zaužitja zdravila FeSO₄ v osrednjem delu gorilnika gorilnika najprej segrejemo in nato razgradimo v železov oksid, anhidrid in žveplov dioksid. V tej reakciji opazimo zmanjšanje S s polnilom +6 do +4.

Varilni plamen

Ta vrsta požara nastane kot posledica zgorevanja zmesi iz plina ali hlapov tekočine s kisikom čistega zraka.

Primer je tvorba plamena kisika-acetilena. Odlikuje:

• osrednje območje;
• povprečno območje predelave;
• območje izbokline.

Toliko kisik-kisikovih mešanic izgori. Razlike v razmerju acetilena in oksidanta privedejo do različnih vrst plamena. Lahko je normalna, uplinjača (acetilenska) in oksidativna struktura.

Teoretično je postopek nepopolnega zgorevanja acetilena v čistem kisiku lahko označen z naslednjo enačbo: HCCH + O₂ → H₂ + CO + CO (en mol iz O₂₎.

Nastali molekulski vodik in ogljikov monoksid reagirajo z zrakom kisika. Končni proizvodi so vodni in tetravalentni ogljikov oksid. Enačba je naslednja: CO + CO + H₂ + 1frac12-O₂ → CO₂ + CO₂ +H₂O. Ta reakcija zahteva 1,5 molov kisika. Pri seštevanju O₂ Izkazalo se je, da se za 1 mol HCCH porabi 2,5 mola. In ker je v praksi težko najti idealno čisti kisik (pogosto ima majhno onesnaženje z nečistočami), potem je razmerje O₂ do HCCH bo 1,10 do 1,20.

Ko je razmerje kisika z acetilenom manj kot 1,10, nastane ogljikovodični plamen. Njegova struktura ima razširjeno jedro, njene obrisi pa so nejasni. Iz takega požara se sprošča saj zaradi pomanjkanja molekul kisika.

Če je razmerje med plini večje od 1,20, dobimo oksidacijski plamen s presežkom kisika. Njene presežne molekule uničujejo atome železa in druge sestavine jeklenega gorilnika. V takšnem plamenu jedrski del postane kratka in ima ostre točke.

Temperaturni odčitki

Vsako območje sveče ali gorilnika ima svoje lastne vrednosti zaradi prihoda molekul kisika. Temperatura odprtega plamena se spreminja v različnih delih od 300 ° C do 1600 ° C.

Primer je difuzijski in laminarni plamen, ki ga sestavljajo tri lupine. Njegov stožec je sestavljen iz temnega dela s temperaturo do 360 ° C in pomanjkanjem oksidacijske snovi. Nad njim je žareč območje. Njeno temperaturno območje se giblje od 550 do 850 ° C, kar spodbuja razgradnjo mešanice termičnega goriva in njeno zgorevanje.

Zunanje območje je komaj opazno. V njej temperatura plamena doseže 1560 ° C, kar je posledica naravnih značilnosti molekul goriva in hitrosti, s katero vstopi oksidant. Pri tem je gorenje najbolj energično.

Snovi se vžgejo pod različnimi temperaturnimi pogoji. Tako kovinski magnezij zgoreli samo pri 2210 ° C Za veliko trdnih snovi je temperatura plamena približno 350 ° C. Požar tekem in kerozina je možen pri 800 ° C, medtem ko je les - od 850 ° C do 950 ° C

Cigareta sveti plamen, katerega temperatura se giblje od 690 do 790 ° C in zmes propan-butan - od 790 ° C do 1960 ° C. Bencin se vname pri 1350 ° C. Plamen zgorevanja alkohola ima temperaturo največ 900 ° C.