Degimo procese susidaro liepsna, kurios struktūra susidaro dėl reaguojančių medžiagų. Jo struktūra suskirstyta į regionus, atsižvelgiant į temperatūros rodiklius.
Apibrėžimas
Liepsnos vadinamos karštomis dujomis, kuriose plazmos komponentai arba medžiagos yra kietos išsklaidytos formos. Jie atlieka fizinio ir cheminio tipo transformacijas, lydimas liuminescencijos, šiluminės energijos išsiskyrimo ir šildymo.
Joninių ir radikalų dalelių buvimas dujinėje terpėje apibūdina jos elektrinį laidumą ir ypatingą elgesį elektromagnetiniame lauke.
Kas yra liepsnos
Paprastai taip vadinami procesai, susiję su degimu. Palyginti su oru, dujų tankis yra mažesnis, tačiau dėl aukštos temperatūros dujos pakyla. Taip susidaro liepsnos, kurios yra ilgos ir trumpos. Dažnai sklandžiai pereinama iš vienos formos į kitą.
Liepsna: struktūra ir struktūra
Norint nustatyti aprašyto reiškinio išvaizdą, pakanka uždegti dujinį degiklį. Susidariusi nešviečianti liepsna negali būti vadinama vienalyte. Vizualiai jų yra tryspagrindinės sritys. Beje, liepsnos struktūros tyrimas rodo, kad skirtingos medžiagos dega susidarant skirtingo tipo degikliui.
Kai dega dujų ir oro mišinys, pirmiausia susidaro trumpas deglas, kurio spalva yra mėlyna ir violetinė. Jame matoma šerdis – žaliai mėlyna, primenanti kūgį. Apsvarstykite šią liepsną. Jo struktūra suskirstyta į tris zonas:
- Atskirkite paruošiamąją zoną, kurioje šildomas dujų ir oro mišinys, kai jis išeina iš degiklio angos.
- Po jo nurodoma zona, kurioje vyksta degimas. Ji užima kūgio viršų.
- Kai trūksta oro srauto, dujos nesudega iki galo. Išsiskiria dvivalentis anglies oksidas ir vandenilio likučiai. Jų deginimas vyksta trečioje srityje, kur yra deguonis.
Dabar panagrinėkime skirtingus degimo procesus atskirai.
Dega žvakė
Deginti žvakę yra kaip degti degtuką ar žiebtuvėlį. O žvakės liepsnos struktūra primena karštą dujų srovę, kuri dėl plūduriuojančių jėgų patraukiama aukštyn. Procesas prasideda nuo dagčio kaitinimo, po to išgarinamas parafinas.
Žemiausia zona viduje ir greta sriegio vadinama pirmąja sritimi. Dėl didelio degalų kiekio, bet mažo deguonies mišinio tūrio, jis šiek tiek šviečia mėlynai. Čia vyksta nevisiško medžiagų degimo procesas, kai išsiskiria anglies monoksidas, kuris toliau oksiduojamas.
Pirmoji zonaapsuptas šviečiančiu antruoju apvalkalu, kuris charakterizuoja žvakės liepsnos struktūrą. Į jį patenka didesnis deguonies kiekis, dėl kurio tęsiasi oksidacinė reakcija dalyvaujant kuro molekulėms. Temperatūros indikatoriai čia bus aukštesni nei tamsiojoje zonoje, tačiau jų nepakaks galutiniam skilimui. Būtent pirmosiose dviejose srityse atsiranda šviesos efektas, kai nesudegusio kuro lašeliai ir anglies dalelės yra stipriai kaitinami.
Antroji zona yra apsupta subtiliu apvalkalu su aukštomis temperatūros vertėmis. Į jį patenka daug deguonies molekulių, kurios prisideda prie visiško kuro dalelių degimo. Po to, kai medžiagos oksiduojasi, trečioje zonoje šviesos efektas nepastebimas.
Scheminė
Aiškumo dėlei pateikiame jūsų dėmesiui degančios žvakės vaizdą. Liepsnos modelis apima:
- Pirmoji arba tamsi sritis.
- Antra šviesos zona.
- Trečias skaidrus apvalkalas.
Žvakės siūlas nedega, o tik sulenktas galas suanglėja.
Dega spiritinė lempa
Cheminiams eksperimentams dažnai naudojamos mažos alkoholio talpyklos. Jie vadinami alkoholio lempomis. Degiklio dagtis yra impregnuotas skystu kuru, pilamu per angą. Tai palengvina kapiliarinis slėgis. Pasiekus laisvą dagčio viršų, alkoholis pradeda garuoti. Garų būsenoje jis užsidega ir dega ne aukštesnėje kaip 900 °C temperatūroje.
Dvasinės lempos liepsna yra normalios formos, beveik bespalvė, šiek tiek atspalviomėlyna. Jos zonos nėra taip aiškiai matomos kaip žvakės.
Alkoholio degiklyje, pavadintame mokslininko Bartelio vardu, ugnies pradžia yra virš kaitrinės degiklio tinklelio. Dėl tokio liepsnos gilėjimo sumažėja vidinis tamsus kūgis, o vidurinė dalis išeina iš angos, kuri laikoma karščiausia.
Spalvų charakteristika
Įvairių liepsnos spalvų emisija, kurią sukelia elektroniniai perėjimai. Jie taip pat vadinami terminiais. Taigi dėl angliavandenilio komponento degimo ore mėlyna liepsna atsiranda dėl H-C junginio išsiskyrimo. O kai išsiskiria C-C dalelės, degiklis nusidažo oranžinės raudonos spalvos.
Sunku įžiūrėti liepsnos struktūrą, kurios chemija apima vandens, anglies dioksido ir anglies monoksido junginius, OH ryšį. Jo liežuvėliai praktiškai bespalviai, nes degdamos minėtos dalelės skleidžia ultravioletinę ir infraraudonąją spinduliuotę.
Liepsnos spalva yra tarpusavyje susijusi su temperatūros indikatoriais, joje yra joninių dalelių, priklausančių tam tikram emisijos ar optiniam spektrui. Taigi, kai kurių elementų degimas lemia degiklio ugnies spalvos pasikeitimą. Degiklio spalvos skirtumai yra susiję su elementų išdėstymu skirtingose periodinės sistemos grupėse.
Ugnis dėl spinduliuotės, susijusios su matomu spektru, ištirkite spektroskopą. Tuo pačiu metu buvo nustatyta, kad paprastos medžiagos iš bendro pogrupio taip pat turi panašią liepsnos spalvą. Siekiant aiškumo, kaip bandymas naudojamas natrio deginimasmetalo. Pakėlus į liepsną, liežuviai pasidaro ryškiai geltoni. Atsižvelgiant į spalvų charakteristikas, natrio linija yra izoliuota emisijos spektre.
Šarminiams metalams būdinga savybė greitai sužadinti atominių dalelių šviesos spinduliuotę. Kai mažai lakūs tokių elementų junginiai įvedami į Bunseno degiklio ugnį, ji tampa spalvota.
Spektroskopinis tyrimas rodo būdingas linijas žmogaus akiai matomoje srityje. Šviesos spinduliuotės sužadinimo greitis ir paprasta spektrinė struktūra yra glaudžiai susiję su aukšta šių metalų elektropozityvia charakteristika.
Savybė
Liepsnos klasifikacija grindžiama šiomis charakteristikomis:
- bendra degančių junginių būsena. Jie būna dujinės, aerodispersinės, kietos ir skystos formos;
- radiacijos rūšis, kuri gali būti bespalvė, šviesi ir spalvota;
- paskirstymo greitis. Yra greitas ir lėtas plitimas;
- liepsnos aukštis. Struktūra gali būti trumpa arba ilga;
- reaguojančių mišinių judėjimo pobūdis. Paskirstykite pulsuojantį, laminarinį, turbulentinį judėjimą;
- vizualinis suvokimas. Medžiagos dega dūmine, spalvota arba skaidria liepsna;
- temperatūros indikatorius. Liepsna gali būti žemos, š altos ir aukštos temperatūros.
- fazinio kuro būsena – oksidatorius.
Uždegimas įvyksta dėl aktyvių ingredientų difuzijos arba išankstinio sumaišymo.
Oksidacijos ir redukcijos sritis
Oksidacijos procesas vyksta nepastebimoje zonoje. Ji yra karščiausia ir yra viršuje. Jame kuro dalelės visiškai sudega. O deguonies perteklius ir degalų trūkumas sukelia intensyvų oksidacijos procesą. Ši funkcija turėtų būti naudojama kaitinant daiktus virš degiklio. Štai kodėl medžiaga panardinama į viršutinę liepsnos dalį. Toks degimas vyksta daug greičiau.
Redukcijos reakcijos vyksta centrinėje ir apatinėje liepsnos dalyse. Jame yra daug degiųjų medžiagų ir nedidelis kiekis O2 molekulių, kurios atlieka degimą. Kai į šias sritis patenka deguonies turinčių junginių, O elementas suskaidomas.
Geležies sulfato skaidymo procesas naudojamas kaip redukuojančios liepsnos pavyzdys. Kai FeSO4 patenka į centrinę degiklio liepsnos dalį, ji pirmiausia įkaista, o paskui suyra į geležies oksidą, anhidridą ir sieros dioksidą. Šioje reakcijoje stebimas S sumažėjimas esant įkrovimui nuo +6 iki +4.
Suvirinimo liepsna
Šis gaisro tipas susidaro degant dujų arba skysčio garų mišiniui su deguonimi švariame ore.
Pavyzdys yra deguonies-acetileno liepsnos susidarymas. Jame pabrėžiama:
- pagrindinė zona;
- vidutinio atsigavimo sritis;
- fragmento pabaigos zona.
Tiek daug sudegadujų ir deguonies mišiniai. Acetileno ir oksidatoriaus santykio skirtumai lemia skirtingą liepsnos tipą. Tai gali būti normali, angliavandenių (acetileno) ir oksiduojančios struktūros.
Teoriškai nepilno acetileno degimo gryname deguonyje procesą galima apibūdinti tokia lygtimi: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reakcijai reikia vieno molio O2).
Gavęs molekulinis vandenilis ir anglies monoksidas reaguoja su oro deguonimi. Galutiniai produktai yra vanduo ir keturiavalentis anglies monoksidas. Lygtis atrodo taip: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Šiai reakcijai reikia 1,5 molio deguonies. Susumavus O2, paaiškėja, kad 1 moliui HCCH išleidžiama 2,5 molio. Ir kadangi praktiškai sunku rasti visiškai gryną deguonį (dažnai jis yra šiek tiek užterštas priemaišomis), O2 ir HCCH santykis bus nuo 1,10 iki 1,20.
Kai deguonies ir acetileno santykis yra mažesnis nei 1,10, atsiranda angliavandenių liepsna. Jo struktūra padidinta šerdimi, jos kontūrai tampa neryškūs. Dėl deguonies molekulių trūkumo tokio gaisro metu išsiskiria suodžiai.
Jei dujų santykis yra didesnis nei 1, 20, tada gaunama oksiduojanti liepsna su deguonies pertekliumi. Jo perteklinės molekulės sunaikina geležies atomus ir kitus plieno degiklio komponentus. Tokioje liepsnoje branduolinė dalis tampa trumpa ir smaili.
Temperatūros rodmenys
Kiekviena žvakė ar degiklis turi ugnies zonąjų vertės dėl deguonies molekulių tiekimo. Atviros liepsnos temperatūra įvairiose jos dalyse svyruoja nuo 300 °C iki 1600 °C.
Pavyzdys yra difuzinė ir laminarinė liepsna, kurią sudaro trys apvalkalai. Jo kūgį sudaro tamsus plotas, kurio temperatūra siekia iki 360 ° C ir kuriame nėra oksiduojančios medžiagos. Virš jo yra švytėjimo zona. Jo temperatūros indikatorius svyruoja nuo 550 iki 850 °C, o tai prisideda prie terminio degiojo mišinio skaidymo ir jo degimo.
Išorinė sritis vos matoma. Jame liepsnos temperatūra siekia 1560 ° C, tai yra dėl natūralių kuro molekulių savybių ir oksiduojančios medžiagos patekimo greičio. Čia deginimas yra stipriausias.
Medžiagos užsidega esant skirtingoms temperatūros sąlygoms. Taigi metalinis magnis dega tik 2210 °C temperatūroje. Daugeliui kietųjų medžiagų liepsnos temperatūra yra apie 350°C. Degtukai ir žibalas gali užsidegti 800°C temperatūroje, o mediena gali užsidegti nuo 850°C iki 950°C.
Cigaretė dega liepsna, kurios temperatūra svyruoja nuo 690 iki 790 °C, o propano-butano mišinyje – nuo 790 °C iki 1960 °C. Benzinas užsidega 1350°C temperatūroje. Degančio alkoholio liepsnos temperatūra ne aukštesnė kaip 900 °C.
