Пламък: структура, описание, схема, температура

При процеса на изгаряне се образува пламък, чиято структура се определя от реагиращите вещества. Структурата му е разделена на региони в зависимост от температурните индекси.

дефиниция

Пламъците са газове с нажежаема форма, в които присъстват компоненти на плазма или вещества в твърда дисперсна форма. В тях се извършват физични и химични преобразувания, придружени от блясък, отделяне на топлинна енергия и отопление.

Наличието на йонни и радикални частици в газовата среда характеризира електрическата проводимост и специалното поведение в електромагнитното поле.

Какви са пламъците

Обикновено това е името на процесите, свързани с изгарянето. В сравнение с въздуха, плътността на газа е по-ниска, но високите температурни индекси причиняват покачване на газа. Така се формират пламъци, които са дълги и къси. Често има плавен преход на една форма в друга.

Пламък: структура и структура

За да се определи появата на описаното явление, достатъчно е да се запали газовата горелка. Неизлъчният пламък, който се появява, не може да се нарече хомогенен. Визуално могат да се разграничат три основни области. Между другото, изследването на структурата на пламъка показва, че различни вещества горят с образуването на различен тип горелка.

Когато сместа се изгаря от газ и въздух, първо се образува къса факла, чийто цвят е синьо и виолетово. Тя гледа през ядрото - зелено-синьо, наподобяващо конус. Помислете за този пламък. Нейната структура е разделена на три зони:

1. Избира се подготвителен участък, в който сместа се загрява от газа и въздуха, когато напусне отвора на горелката.
2. То е последвано от зона, в която се получава изгаряне. Заема върха на конуса.
3. При липса на въздушен поток, газът не гори напълно. Въглеродът се отделя от остатъците от двувалентен оксид и водород. Следващото им изгаряне се извършва в третата зона, където има достъп до кислород.

Сега нека разгледаме отделно различните горивни процеси.

Изгаряне на свещи

Изгарянето на свещта е като изгаряне на мач или запалки. И структурата на пламъка на свещта прилича на блестящ газов поток, който се издърпва от силите на бутане. Процесът започва с нагряване на фитил, последвано от изпаряване на парафин.

Най-ниската зона, намираща се вътре и в съседство с нишката, се нарича първи регион. Има малка светлина от син цвят, поради голямото количество гориво, но малкия обем на кислородната смес. Тук процесът на непълно изгаряне на вещества със сепарация въглероден моноксид, който впоследствие се окислява.

Първата зона е заобиколена от светеща втора черупка, която характеризира структурата на пламъка на свещта. Той получава по-голям кислороден обем, което води до продължаване на окислителната реакция, включваща горивни молекули. Индексите на температурата тук ще бъдат по-високи от тези в тъмната зона, но не са достатъчни за окончателното разлагане. В първите два региона, когато капчиците от неизгоряло гориво и въглеродни частици са силно нагрявани, се появява светлинен ефект.

Втората зона е заобиколена от слабо забележима черупка с високи температурни стойности. Тя включва много кислородни молекули, които допринасят за пълно изгаряне на горивните частици. След окисляване на веществата в третата зона не се наблюдава светещ ефект.

Схематично представяне

За яснота представяме на вашето внимание образа на горящите свещи. Диаграмата на пламъка включва:

1. Първата или тъмната област.
2. Втората светеща зона.
3. Третата прозрачна черупка.

Конецът на свещта не гори, но се получава само овъгляване на извития край.

Изгаряне на спиртната лампа

При химическите експерименти често се използват малки резервоари с алкохол. Те се наричат ​​духове. Тютюнът на горелката се импрегнира с течно гориво, напълнено през отвора. Това се улеснява от капилярното налягане. Когато се достигне свободният връх на фитил, алкохолът започва да се изпарява. При изпарението се запалва и изгаря при температура не по-висока от 900 ° С.

Пламъкът на спиртната лампа има обичайната форма, тя е почти безцветна, с лек нюанс на синьо. Неговите зони не са толкова ясно видими като свещи.

в алкохолна горелка, наречен от учения бартхел, началото на огъня се намира над мантийната решетка на горелката. Такова проникване на пламъка води до намаляване на вътрешния тъмно конус и средната секция, която се смята за най-горещата, излиза от дупката.

Цветова характеристика

Радиация на различни цветовете на пламъка, се дължи на електронни преходи. Те се наричат ​​и термични. По този начин, в резултат на изгарянето на въглеводородния компонент във въздуха, синият пламък се дължи на еволюцията на H-C съединението. И когато частиците С-С се излъчват, факелът е боядисан в оранжево-червен цвят.

Трудно е да се вземе предвид структурата на пламък, чиято химическа структура включва съединения на вода, въглероден диоксид и въглероден окис, ОН връзка. Неговите езици са почти безцветни, тъй като горните частици излъчват ултравиолетово и инфрачервено лъчение по време на горенето.

Цветът на пламъка е взаимосвързан с температурните индекси, с присъствието на йонни частици в него, които се отнасят до определен емисия или оптичен спектър. По този начин изгарянето на някои елементи води до промяна в цвета на огъня в горелката. Разликите в оцветяването на горелката са свързани с подреждането на елементи в различни групи от периодичната система.

Пожарът за наличието на лъчение, свързан с видимия спектър, се изследва чрез спектроскопа. Установено е, че прости вещества от общата подгрупа също упражняват подобно оцветяване на пламъка. За по-голяма яснота се използва изгарянето на натрий като тест за този метал. Когато се появи в пламъка, езиците стават ярко жълти. Въз основа на цветовите характеристики, натриевата линия се екстрахира в емисионния спектър.

за алкални метали характеристика на бързото възбуждане на светлинното излъчване на атомните частици. Когато се въвеждат такива нелетливи съединения на такива елементи в огъня на Bunsen горелка, то петна.

Спектроскопичният преглед показва характерни линии в района, видими за човешкото око. Скоростта на възбуждане на светлинното лъчение и простата спектрална структура са тясно взаимосвързани с високите електропозитивни характеристики на тези метали.

особеност

Класификацията на пламъка се основава на следните характеристики:

• състоянието на съвкупните горивни съединения. Те са газообразни, аеродисперсни, твърди и течни;
• вид радиация, който може да бъде безцветен, светещ и оцветен;
• скорост на разпространение. Има бързо и бавно разпространение;
• височина на пламъка. Структурата може да бъде кратка и дълга;
• естеството на движението на реактивните смеси. Разграничават пулсиращо, ламинарно, турбулентно движение;
• визуално възприятие. Веществата изгарят с освобождаване на пушек, цветен или прозрачен пламък;
• температурен индекс. Пламъкът може да бъде ниска температура, студена и висока температура.
• фазово състояние. горивно - окислително средство.

Изгарянето възниква в резултат на дифузия или с предварително разбъркване на активните компоненти.

Област на окисление и редукция

Процесът на окисление се осъществява в слабо видима зона. Това е най-горещото и се намира на върха. В него горивните частици се подлагат на пълно изгаряне. И наличието на недостиг на кислород и недостиг на гориво води до интензивен процес на окисляване. Тази функция трябва да се използва, когато предметите се нагряват над горелката. Ето защо веществото е потопено в горната част на пламъка. Това изгаряне протича много по-бързо.

Реабилитационните реакции протичат в централната и долната част на пламъка. Той съдържа голямо количество запалими вещества и малко количество О₂ молекули, които извършват изгаряне. При влизане в тези области съдържащи кислород съединения разцепване на елемента O.

Като пример за редуциращ пламък се използва процесът на разделяне на желязото на бивалентен сулфат. В случай на поглъщане на FeSO₄ в централната част на горелката на горелката първо се нагрява и след това се разлага на фериден оксид, анхидрид и серен диоксид. При тази реакция се наблюдава намаление на S със заряд от +6 до +4.

Заваряващ пламък

Този тип огън се образува в резултат на изгарянето на смес от газ или пари от течност с кислород с чист въздух.

Пример за това е образуването на кислороден-ацетиленов пламък. Тя отличава:

• ядрената зона;
• средна площ за възстановяване;
• зоната на огнестрелните ръбове.

Толкова много кислород-кислородни смеси горят. Разликите в съотношението на ацетилена и окислителя водят до различни видове пламък. Тя може да бъде нормална, карбуризираща (ацетиленова) и оксидативна структура.

Теоретично, процесът на непълно изгаряне на ацетилен в чист кислород може да се характеризира със следното уравнение: HCCH + O₂ → H₂ + СО + СО (един мол от О₂₎.

Полученият молекулен водород и въглероден моноксид реагират с кислород във въздуха. Крайните продукти са вода и четиривалентен въглероден оксид. Уравнението е, както следва: CO + CO + H₂ + 1frac12-О₂ → CO₂ + CO₂ +Н₂О. Тази реакция изисква 1,5 мола кислород. Когато сумираме О₂ се оказва, че 2,5 мола се изразходват за 1 мол HCCH. И тъй като на практика е трудно да се намери идеално чист кислород (често има малко замърсяване с примеси), тогава съотношението О₂ до HCCH ще бъде от 1,10 до 1,20.

Когато съотношението на кислорода към ацетилена е по-малко от 1,10, възниква изгарящ пламък. Неговата структура има разширено ядро, очертанията й стават неясни. От такъв огън се отделят сажди, поради липсата на кислородни молекули.

Ако съотношението на газовете е повече от 1,20, тогава се получава оксидиращ пламък с излишък на кислород. Неговите излишни молекули разрушават атомите на желязото и другите компоненти на стоманената горелка. При такъв пламък ядрената част става кратка и има остри точки.

Температурни показания

Всяка зона на свещ или огън на горелката има свои собствени стойности, дължащи се на пристигането на кислородни молекули. Температурата на отворения пламък варира в различни части от 300 ° C до 1600 ° C.

Пример за това е дифузионният и ламинарен пламък, който се формира от три черупки. Конусът му се състои от тъмна секция с температура до 360 ° С и дефицит на окисляващо вещество. Над нея е зона на запалване. Температурният му обхват варира от 550 до 850 ° C, което спомага за разлагането на топлинната горивна смес и нейното изгаряне.

Външната площ едва забележима. В него температурата на пламъка достига 1560 ° C, което се дължи на естествените характеристики на горивните молекули и скоростта, с която окисляващият агент навлезе. Тук изгарянето е най-енергичното.

Веществата се запалват при различни температурни условия. Така металният магнезий изгаря само при 2210 ° С. За много твърди вещества температурата на пламъка е около 350 ° С. Огънят на мача и керосина е възможен при 800 ° C, докато дървесината - от 850 ° C до 950 ° C.

Цигарата се запали пламък, температурата на която варира 690-790 ° С и пропан-бутан смес - от 790 ° С до 1960 ° С Бензинът се запалва при 1350 ° С. Пламъкът на изгаряне на алкохол има температура не повече от 900 ° С.