Paloprosessissa muodostuu liekki, jonka rakenne johtuu reagoivista aineista. Sen rakenne on jaettu alueisiin lämpötila-indikaattoreiden mukaan.
Määritelmä
Liekejä kutsutaan kuumiksi kaasuiksi, joissa plasmakomponentit tai -aineet ovat kiinteässä dispergoituneessa muodossa. Ne suorittavat fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia, joihin liittyy luminesenssi, lämpöenergian vapautuminen ja kuumennus.
Ioni- ja radikaalihiukkasten läsnäolo kaasumaisessa väliaineessa on ominaista sen sähkönjohtavuudelle ja erityiselle käyttäytymiselle sähkömagneettisessa kentässä.
Mitä ovat liekit
Yleensä tämä on palamiseen liittyvien prosessien nimi. Ilmaan verrattuna kaasun tiheys on pienempi, mutta korkea lämpötila saa kaasun kohoamaan. Näin muodostuvat liekit, jotka ovat pitkiä ja lyhyitä. Usein siirtyminen muodosta toiseen tapahtuu sujuvasti.
Likki: rakenne ja rakenne
Kuvatun ilmiön ulkonäön määrittämiseksi riittää, että sytytät kaasupolttimen. Tuloksena olevaa ei-valaisevaa liekkiä ei voida kutsua homogeeniseksi. Visuaalisesti niitä on kolmepääalueet. Muuten, liekin rakenteen tutkimus osoittaa, että eri aineet palavat erityyppisen soihdun muodostuessa.
Kun kaasun ja ilman seos palaa, muodostuu ensin lyhyt taskulamppu, jonka värissä on sinisiä ja violetteja sävyjä. Ydin näkyy siinä - vihreä-sininen, joka muistuttaa kartiota. Harkitse tätä liekkiä. Sen rakenne on jaettu kolmeen vyöhykkeeseen:
- Erottele valmistelualue, jossa kaasun ja ilman seos kuumennetaan sen poistuessaan poltinreiästä.
- Sitä seuraa vyöhyke, jossa palaminen tapahtuu. Hän on kartion huipulla.
- Kun ilmavirta puuttuu, kaasu ei pala kokonaan. Vapautuu kaksiarvoisia hiilioksidi- ja vetyjäämiä. Niiden jälkipoltto tapahtuu kolmannella alueella, jossa on happea.
Otetaan nyt huomioon eri palamisprosessit erikseen.
Kynttilä palaa
Kynttilän polttaminen on kuin tulitikkun tai sytyttimen polttaminen. Ja kynttilän liekin rakenne muistuttaa kuumaa kaasuvirtaa, joka vetää ylös kelluvien voimien takia. Prosessi alkaa sydämen lämmittämisellä, jota seuraa parafiinin haihduttaminen.
Matalinta vyöhykettä kierteen sisällä ja vieressä kutsutaan ensimmäiseksi alueeksi. Siinä on lievä sininen hehku johtuen suuresta polttoainemäärästä, mutta pienestä happiseoksen tilavuudesta. Tässä tapahtuu aineiden epätäydellinen palaminen, jolloin vapautuu hiilimonoksidia, joka hapettuu edelleen.
Ensimmäinen vyöhykejota ympäröi valaiseva toinen kuori, joka luonnehtii kynttilän liekin rakennetta. Siihen tulee suurempi määrä happea, mikä aiheuttaa oksidatiivisen reaktion jatkumisen polttoainemolekyylien osallistuessa. Lämpötilaindikaattorit ovat täällä korkeampia kuin pimeällä vyöhykkeellä, mutta eivät riitä lopulliseen hajoamiseen. Juuri kahdella ensimmäisellä alueella valovaikutus ilmenee, kun palamattoman polttoaineen ja hiilihiukkasten pisaroita kuumennetaan voimakkaasti.
Toista vyöhykettä ympäröi hienovarainen kuori, jolla on korkeat lämpötila-arvot. Monet happimolekyylit tulevat siihen, mikä edistää polttoainehiukkasten täydellistä palamista. Kun aineet ovat hapettuneet, valovaikutusta ei havaita kolmannella vyöhykkeellä.
Kaavakuva
Selvyyden vuoksi esittelemme huomiosi kuvan palavasta kynttilästä. Liekkikuvio sisältää:
- Ensimmäinen tai tumma alue.
- Toinen valovyöhyke.
- Kolmas läpinäkyvä kuori.
Kynttilä ei pala, mutta vain taipuneen pään hiiltyminen tapahtuu.
P altava alkoholilamppu
Pieniä alkoholisäiliöitä käytetään usein kemiallisiin kokeisiin. Niitä kutsutaan alkoholilampuiksi. Polttimen sydän on kyllästetty reiän läpi kaadetulla nestemäisellä polttoaineella. Tätä helpottaa kapillaaripaine. Saavuttuaan sydämen vapaalle pinnalle alkoholi alkaa haihtua. Höyrytilassa se syttyy tuleen ja palaa enintään 900 °C:n lämpötilassa.
Henkilampun liekki on normaalimuotoinen, lähes väritön, hieman sävyinensininen. Sen vyöhykkeet eivät ole yhtä selvästi näkyvissä kuin kynttilän alueet.
Alkoholipolttimessa, joka on nimetty tiedemies Bartelin mukaan, palon alku sijaitsee polttimen hehkuverkon yläpuolella. Tämä liekin syveneminen johtaa sisemmän tumman kartion pienenemiseen ja keskiosa tulee ulos reiästä, jota pidetään kuumimpana.
Väriominaisuus
Elektronisten siirtymien aiheuttamia liekkien eri värejä. Niitä kutsutaan myös termeiksi. Joten hiilivetykomponentin palamisen seurauksena ilmassa sininen liekki johtuu H-C-yhdisteen vapautumisesta. Ja kun C-C-hiukkasia vapautuu, taskulamppu muuttuu oranssinpunaiseksi.
On vaikea nähdä sen liekin rakennetta, jonka kemiaan kuuluvat veden, hiilidioksidin ja hiilimonoksidin yhdisteet, OH-sidos. Sen kielet ovat käytännössä värittömiä, koska yllä mainitut hiukkaset lähettävät palaessaan ultravioletti- ja infrapunasäteilyä.
Liekin väri on yhteydessä lämpötila-indikaattoreihin, joissa on ionihiukkasia, jotka kuuluvat tiettyyn emissio- tai optiseen spektriin. Siten joidenkin elementtien palaminen johtaa tulen värin muutokseen polttimessa. Erot taskulamppujen värityksissä liittyvät elementtien sijoittumiseen jaksollisen järjestelmän eri ryhmiin.
Tulipalo näkyvään spektriin liittyvän säteilyn esiintymisen vuoksi, tutki spektroskooppia. Samalla havaittiin, että myös yleisen alaryhmän yksinkertaisilla aineilla on samanlainen liekin väritys. Selvyyden vuoksi natriumpolttoa käytetään testinä tähänmetalli. Kun kielet tuodaan liekkiin, ne muuttuvat kirkkaan keltaisiksi. Väriominaisuuksien perusteella natriumviiva on eristetty emissiospektrissä.
Alkalimetalleille on ominaista atomihiukkasten valosäteilyn nopean virittymisen ominaisuus. Kun tällaisten alkuaineiden vähän haihtuvia yhdisteitä syötetään Bunsen-polttimen tuleen, se värjäytyy.
Spektroskooppisessa tutkimuksessa näkyy tunnusomaisia viivoja ihmissilmälle näkyvällä alueella. Valon säteilyn viritysnopeus ja yksinkertainen spektrirakenne liittyvät läheisesti näiden metallien korkeaan sähköpositiiviseen ominaisuuteen.
Ominaisuus
Lekkien luokitus perustuu seuraaviin ominaisuuksiin:
- palavien yhdisteiden kokonaistila. Niitä on kaasumaisessa, aerodisperssissä, kiinteässä ja nestemäisessä muodossa;
- säteilyn tyyppi, joka voi olla väritöntä, valoisaa ja värillistä;
- jakelunopeus. On nopea ja hidas leviäminen;
- liekin korkeus. Rakenne voi olla lyhyt tai pitkä;
- reagoivien seosten liikkumisen luonne. Osoita sykkivä, laminaarinen, turbulentti liike;
- visuaalinen havainto. Aineet palavat savuisella, värillisellä tai läpinäkyvällä liekillä;
- lämpötilan ilmaisin. Liekki voi olla matalalämpötilainen, kylmä ja korkea lämpötila.
- faasipolttoaineen tila - hapetin.
Syttyminen tapahtuu aktiivisten aineosien diffuusion tai esisekoittamisen seurauksena.
Hapettumis- ja pelkistysalue
Hapetusprosessi tapahtuu huomaamattomalla alueella. Hän on kuumin ja sijaitsee yläosassa. Siinä polttoainehiukkaset palavat täydellisesti. Ja hapen ylimäärä ja polttoaineen puute johtavat intensiiviseen hapetusprosessiin. Tätä ominaisuutta tulee käyttää lämmitettäessä esineitä polttimen päällä. Siksi aine upotetaan liekin yläosaan. Tällainen palaminen etenee paljon nopeammin.
Pelkistysreaktiot tapahtuvat liekin keski- ja alaosassa. Se sisältää suuren määrän palavia aineita ja pienen määrän O2 molekyylejä, jotka suorittavat palamisen. Kun happea sisältäviä yhdisteitä viedään näille alueille, O-elementti pilkkoutuu.
Rauta(II)sulfaatin halkaisuprosessia käytetään esimerkkinä pelkistävästä liekistä. Kun FeSO4 joutuu polttimen liekin keskiosaan, se ensin lämpenee ja sitten hajoaa rautaoksidiksi, anhydridiksi ja rikkidioksidiksi. Tässä reaktiossa havaitaan S:n väheneminen varauksella +6 arvosta +4.
Hitsausliekki
Tämäntyyppinen tuli muodostuu kaasun tai nestehöyryn ja hapen seoksen palamisen seurauksena puhtaassa ilmassa.
Esimerkki on happiasetyleeniliekin muodostuminen. Se korostaa:
- ydinalue;
- keskipitkä palautumisalue;
- flare end zone.
Niin monet palavatkaasu-happi-seokset. Erot asetyleenin ja hapettimen suhteen johtavat erilaiseen liekkiin. Se voi olla normaali, hiiltyvä (asetyleeninen) ja hapettava rakenne.
Teoriassa asetyleenin epätäydellistä palamista puhtaassa hapessa voidaan luonnehtia seuraavalla yhtälöllä: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reaktio vaatii yhden moolin O2).
Tuodoksena oleva molekyylivety ja hiilimonoksidi reagoivat ilman hapen kanssa. Lopputuotteet ovat vesi ja neliarvoinen hiilimonoksidi. Yhtälö näyttää tältä: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Tämä reaktio vaatii 1,5 moolia happea. Kun summataan O2, käy ilmi, että 2,5 mol kuluu 1 mooliin HCCH:ta. Ja koska käytännössä on vaikea löytää täysin puhdasta happea (usein siinä on hieman epäpuhtauksia), O2:n suhde HCCH:hen on 1,10:1,20.
Kun hapen suhde asetyleeniin on alle 1,10, ilmaantuu hiiltyvä liekki. Sen rakenteessa on suurennettu ydin, sen ääriviivat hämärtyvät. Tällaisesta tulipalosta vapautuu nokea happimolekyylien puutteen vuoksi.
Jos kaasujen suhde on suurempi kuin 1,20, saadaan hapettava liekki, jossa on ylimäärä happea. Sen ylimääräiset molekyylit tuhoavat rautaatomeja ja muita teräspolttimen komponentteja. Tällaisessa liekissä ydinosasta tulee lyhyt ja terävä.
Lämpötilalukemat
Jokaisella kynttilällä tai polttimella on paloalueniiden arvot johtuvat happimolekyylien tarjonnasta. Avoliekin lämpötila sen eri osissa vaihtelee välillä 300 °C - 1600 °C.
Esimerkki on diffuusio- ja laminaarinen liekki, joka muodostuu kolmesta kuoresta. Sen kartio koostuu tummasta alueesta, jonka lämpötila on jopa 360 ° C ja jossa ei ole hapettavaa ainetta. Sen yläpuolella on hehkuvyöhyke. Sen lämpötilan osoitin vaihtelee välillä 550 - 850 °C, mikä edistää termisesti palavan seoksen hajoamista ja sen palamista.
Ulkoalue on tuskin näkyvissä. Siinä liekin lämpötila saavuttaa 1560 ° C, mikä johtuu polttoainemolekyylien luonnollisista ominaisuuksista ja hapettimen sisääntulonopeudesta. Täällä polttaminen on voimakkainta.
Aineet syttyvät eri lämpötiloissa. Joten metallinen magnesium palaa vain 2210 °C:ssa. Monien kiinteiden aineiden kohdalla liekin lämpötila on noin 350 °C. Tulitikut ja kerosiini voivat syttyä 800°C:ssa, kun taas puu voi syttyä 850°C - 950°C.
Savuke palaa liekillä, jonka lämpötila vaihtelee välillä 690 - 790 °C, ja propaani-butaaniseoksessa 790 - 1960 °C. Bensiini syttyy 1350°C:ssa. Palavan alkoholin liekin lämpötila on enintään 900 °C.
