Põlemisprotsessis tekib leek, mille struktuur on tingitud reageerivatest ainetest. Selle struktuur on jaotatud piirkondadeks sõltuv alt temperatuurinäitajatest.
Definitsioon
Leeke nimetatakse kuumadeks gaasideks, milles plasmakomponendid või ained esinevad tahkel hajutatud kujul. Nad viivad läbi füüsikalist ja keemilist tüüpi transformatsioone, millega kaasneb luminestsents, soojusenergia vabanemine ja kuumutamine.
Ioonsete ja radikaalsete osakeste olemasolu gaasilises keskkonnas iseloomustab selle elektrijuhtivust ja erilist käitumist elektromagnetväljas.
Mis on leegid
Tavaliselt on see põlemisega seotud protsesside nimetus. Võrreldes õhuga on gaasi tihedus väiksem, kuid kõrge temperatuur põhjustab gaasi tõusu. Nii tekivad leegid, mis on pikad ja lühikesed. Sageli toimub sujuv üleminek ühelt vormilt teisele.
Leek: struktuur ja struktuur
Kirjeldatud nähtuse välimuse kindlakstegemiseks piisab gaasipõleti süütamisest. Saadud mittehelendav leek ei saa nimetada homogeenseks. Visuaalselt on neid kolmpeamised valdkonnad. Muide, leegi struktuuri uurimine näitab, et erinevad ained põlevad koos erinevat tüüpi põleti moodustumisega.
Gaasi ja õhu segu põlemisel moodustub kõigepe alt lühike tõrvik, mille värvus on sinise ja lilla varjundiga. Selles on näha südamik - rohekassinine, koonust meenutav. Mõelge sellele leegile. Selle struktuur on jagatud kolmeks tsooniks:
- Eraldage ettevalmistusala, kus gaasi ja õhu segu kuumutatakse põletiavast väljumisel.
- Sellele järgneb tsoon, kus toimub põlemine. Ta asub koonuse tipus.
- Õhuvoolu puudumisel ei põle gaas täielikult. Vabanevad kahevalentsed süsinikoksiidi ja vesiniku jäägid. Nende järelpõlemine toimub kolmandas piirkonnas, kus on juurdepääs hapnikule.
Nüüd vaatleme erinevaid põlemisprotsesse eraldi.
Küünal põleb
Küünla põletamine on nagu tiku või tulemasina põletamine. Ja küünlaleegi struktuur meenutab kuuma gaasivoogu, mis tõmmatakse üles ujuvate jõudude toimel. Protsess algab tahti kuumutamisega, millele järgneb parafiini aurustamine.
Madalaimat tsooni keerme sees ja selle kõrval nimetatakse esimeseks piirkonnaks. Sellel on kerge sinine helendus tänu suurele kütusekogusele, kuid hapnikusegu väikesele mahule. Siin toimub ainete mittetäieliku põlemise protsess süsinikmonooksiidi vabanemisega, mis oksüdeerub veelgi.
Esimene tsoonümbritsetud helendava teise kestaga, mis iseloomustab küünla leegi struktuuri. Sellesse siseneb suurem kogus hapnikku, mis põhjustab oksüdatiivse reaktsiooni jätkumist kütusemolekulide osalusel. Temperatuuriindikaatorid on siin kõrgemad kui pimedas tsoonis, kuid lõplikuks lagunemiseks ebapiisavad. Põlemata kütuse ja söeosakeste tilkade tugeval kuumutamisel ilmneb valgusefekt kahes esimeses piirkonnas.
Teist tsooni ümbritseb kõrge temperatuuriväärtustega peen kest. Sellesse siseneb palju hapniku molekule, mis aitab kaasa kütuseosakeste täielikule põlemisele. Pärast ainete oksüdeerumist valgusefekti kolmandas tsoonis ei täheldata.
Skeemiline
Selguse huvides esitame teie tähelepanu põleva küünla kujutisele. Leegi muster sisaldab:
- Esimene või tume ala.
- Teine valgustsoon.
- Kolmas läbipaistev kest.
Küünla lõng ei põle, vaid tekib ainult paindunud otsa söestumine.
Põlev piirituslamp
Väikesi alkoholipaake kasutatakse sageli keemilisteks katseteks. Neid nimetatakse alkoholilampideks. Põleti taht on immutatud läbi augu valatud vedelkütusega. Seda soodustab kapillaarrõhk. Tahi vaba tippu jõudes hakkab alkohol aurustuma. Aurus süttib see ja põleb temperatuuril mitte üle 900 °C.
piirituslambi leegil on tavaline kuju, see on peaaegu värvitu, kerge varjundigasinine. Selle tsoonid ei ole nii selgelt nähtavad kui küünla omad.
Teadlane Barteli järgi nime saanud alkoholipõleti juures asub tulekahju algus põleti hõõgvõre kohal. See leegi süvenemine viib sisemise tumeda koonuse vähenemiseni ja keskmine osa väljub august, mida peetakse kõige kuumemaks.
Värviomadus
Erinevate leegivärvide emissioon, mis on põhjustatud elektroonilistest üleminekutest. Neid nimetatakse ka termiliseks. Nii et süsivesinikkomponendi põlemise tulemusena õhus on sinine leek tingitud H-C ühendi vabanemisest. Ja kui C-C osakesed eralduvad, muutub taskulamp oranžikaspunaseks.
Raske on näha leegi struktuuri, mille keemiasse kuuluvad vee, süsihappegaasi ja süsinikmonooksiidi ühendid, OH side. Selle keeled on praktiliselt värvitud, kuna ül altoodud osakesed eraldavad põlemisel ultraviolett- ja infrapunakiirgust.
Leegi värvus on omavahel seotud temperatuuriindikaatoritega, milles on ioonosakesi, mis kuuluvad teatud emissiooni- või optilisse spektrisse. Seega põhjustab mõne elemendi põletamine põleti tule värvi muutumist. Erinevused põleti värvuses on seotud elementide paigutusega perioodilise süsteemi erinevatesse rühmadesse.
Tuli nähtava spektriga seotud kiirguse olemasolu korral, uurige spektroskoopi. Samas leiti, et ka üldise alarühma lihtainetel on sarnane leegi värvus. Selguse huvides kasutatakse selleks katsena naatriumi põlemistmetallist. Leeki toomisel muutuvad keeled erkkollaseks. Värviomaduste põhjal eraldatakse naatriumijoon emissioonispektris.
Leelismetalle iseloomustab omadus ergutada kiiresti aatomiosakeste valguskiirgust. Kui selliste elementide vähelenduvad ühendid viiakse Bunseni põleti tulesse, muutub see värviliseks.
Spektroskoopiline uuring näitab iseloomulikke jooni inimsilmaga nähtaval alal. Valguskiirguse ergastamise kiirus ja lihtne spektraalstruktuur on tihed alt seotud nende metallide kõrge elektropositiivse omadusega.
Iseloomulik
Leegi klassifikatsioon põhineb järgmistel omadustel:
- põlevate ühendite agregaatolek. Need on gaasilisel, aerodisperssel, tahkel ja vedelal kujul;
- kiirguse tüüp, mis võib olla värvitu, helendav ja värviline;
- levikiirus. Levib kiire ja aeglane;
- leegi kõrgus. Struktuur võib olla lühike või pikk;
- reageerivate segude liikumise iseloom. Määrake pulseeriv, laminaarne, turbulentne liikumine;
- visuaalne taju. Ained põlevad suitsuse, värvilise või läbipaistva leegiga;
- temperatuuri indikaator. Leek võib olla madala temperatuuriga, külm ja kõrge temperatuur.
- faasikütuse olek – oksüdeeriv aine.
Süttimine toimub toimeainete difusiooni või eelsegamise tulemusena.
Oksüdatsiooni- ja redutseerimispiirkond
Oksüdatsiooniprotsess toimub silmapaistmatus tsoonis. Ta on kõige kuumem ja asub ülaosas. Selles läbivad kütuseosakesed täieliku põlemise. Ja hapniku liig ja kütusepuudus põhjustavad intensiivset oksüdatsiooniprotsessi. Seda funktsiooni tuleks kasutada esemete kuumutamisel põleti kohal. Seetõttu kastetakse aine leegi ülemisse ossa. Selline põlemine kulgeb palju kiiremini.
Leegi kesk- ja alaosas toimuvad redutseerimisreaktsioonid. See sisaldab suures koguses põlevaid aineid ja väikeses koguses O2 molekule, mis põlevad. Kui nendesse piirkondadesse viiakse hapnikku sisaldavaid ühendeid, siis O-element lõhustub.
Raud(II)sulfaadi lõhustamisprotsessi kasutatakse redutseeriva leegi näitena. Kui FeSO4 satub põleti leegi keskossa, siis see kõigepe alt soojeneb ja laguneb seejärel raudoksiidiks, anhüdriidiks ja vääveldioksiidiks. Selles reaktsioonis täheldatakse S vähenemist laenguga +6 kuni +4.
Keevitusleek
Seda tüüpi tulekahju tekib gaasi või vedela auru ja hapniku segu põlemisel puhtas õhus.
Näide on oksüatsetüleeni leegi teke. See tõstab esile:
- tuumtsoon;
- keskmise taastumisala;
- flare end zone.
Nii paljud põlevadgaasi-hapniku segud. Erinevused atsetüleeni ja oksüdeerija vahekorras põhjustavad erinevat tüüpi leegi. See võib olla tavaline, karburiseeriv (atsetüleenne) ja oksüdeeriv struktuur.
Teoreetiliselt saab atsetüleeni mittetäieliku põlemise protsessi puhtas hapnikus iseloomustada järgmise võrrandiga: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reaktsiooniks on vaja ühte mooli O2).
Saadud molekulaarne vesinik ja süsinikoksiid reageerivad õhuhapnikuga. Lõppproduktid on vesi ja neljavalentne süsinikoksiid. Võrrand näeb välja selline: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. See reaktsioon nõuab 1,5 mooli hapnikku. O2 kokku võttes selgub, et 1 mol HCCH peale kulub 2,5 mol. Ja kuna praktikas on raske leida täiesti puhast hapnikku (sageli on see kergelt saastunud lisanditega), on O2 ja HCCH suhe 1,10 kuni 1,20.
Kui hapniku ja atsetüleeni suhe on väiksem kui 1,10, tekib karburiseeriv leek. Selle struktuuril on suurendatud südamik, selle piirjooned muutuvad uduseks. Sellisest tulekahjust eraldub hapniku molekulide puudumise tõttu tahma.
Kui gaaside suhe on suurem kui 1, 20, saadakse hapniku liiaga oksüdeeriv leek. Selle liigsed molekulid hävitavad raua aatomeid ja muid teraspõleti komponente. Sellises leegis muutub tuumaosa lühikeseks ja teravaks.
Temperatuurinäidud
Igal küünal või põleti tuletsoonil onnende väärtused hapnikumolekulide tarnimise tõttu. Lahtise leegi temperatuur selle erinevates osades on vahemikus 300 °C kuni 1600 °C.
Näiteks on difusioon- ja laminaarne leek, mille moodustavad kolm kesta. Selle koonus koosneb tumedast alast, mille temperatuur on kuni 360 ° C ja millel puudub oksüdeeriv aine. Selle kohal on hõõguv tsoon. Selle temperatuuriindikaator on vahemikus 550–850 ° C, mis aitab kaasa termilise põleva segu lagunemisele ja selle põlemisele.
Välimine ala on vaevu nähtav. Selles ulatub leegi temperatuur 1560 ° C-ni, mis on tingitud kütusemolekulide looduslikest omadustest ja oksüdeeriva aine sisenemiskiirusest. See on koht, kus põletamine on kõige jõulisem.
Ained süttivad erinevatel temperatuuritingimustel. Seega põleb metalliline magneesium ainult temperatuuril 2210 °C. Paljude tahkete ainete puhul on leegi temperatuur umbes 350 °C. Tikud ja petrooleum võivad süttida temperatuuril 800 °C, samas kui puit võib süttida temperatuuril 850 °C kuni 950 °C.
Sigaret põleb leegiga, mille temperatuur varieerub vahemikus 690–790 °C, propaani-butaani segus aga 790–1960 °C. Bensiin süttib 1350°C juures. Põleva alkoholi leegi temperatuur ei ületa 900 °C.
