Как протича реакцията на изгаряне?

Изгарянето се нарича окислителна реакция, която протича с висока скорост, придружена от отделянето на топлина в големи количества и като правило от ярка светлина, която наричаме пламък. Процесът на изгаряне се изследва чрез физична химия, при която всички екзотермични процеси, които имат реакция на самоусвояване, се считат за горими. Това само-ускоряване може да възникне поради повишаване на температурата (т.е. с термичен механизъм) или натрупване на активни частици (за да има дифузионен характер).

Реакцията на изгаряне има визуален признак - наличието на високотемпературен регион (пламък), ограничен пространствено, при който по-голямата част от преобразуването на изходните вещества (гориво) възниква в продуктите на изгаряне. Този процес е придружен от освобождаването на голям брой топлинна енергия. За да стартирате реакцията (появата на пламък), отнема известно количество енергия, за да се запали, а процесът продължава спонтанно. Скоростта му зависи от химичните свойства на веществата, участващи в реакцията, както и от газо-динамичните процеси по време на горенето. Реакцията на изгаряне има определени характеристики, най-важната от които е калоричността на сместа и температурата (наречена адиабатик), която теоретично би могла да се постигне при пълно изгаряне без отчитане на топлинните загуби.

за агрегатно състояние окислител и процес на изгаряне на гориво могат да бъдат приписани на един от трите вида. Реакцията на горене може да бъде:

- хомогенна, ако горивото и окислителят (предварително смесени) са в газообразно състояние,

- хетерогенна, в която твърдо или течно гориво взаимодейства с газообразен окислител,

- - реакция на изгаряне на барути и - взривни вещества.

Хомогенното изгаряне е най-проста, има постоянна скорост, в зависимост от състава и молекулната топлопроводимост на сместа, температурата и налягането.

Хетерогенното изгаряне е най-разпространено както в природата, така и при изкуствени условия. Скоростта му зависи от специфичните условия на процеса на изгаряне и от физическите характеристики на съставките. В течните горива скоростта на изпарение оказва голямо влияние върху скоростта на изгаряне, докато за твърдите горива степента на газификация. Например, когато въглищата изгарят, процесът се формира на два етапа. На първия от тях (в случай на относително бавно нагряване) се отделят летливите компоненти на веществото (въглища), остатъкът от кокс остава на втория.

Изгарянето на газове (например изгаряне на етан) има свои собствени характеристики. В газовата среда пламъкът може да се разпростре на голямо разстояние. Той може да се движи през газа при подземна скорост и това свойство е присъщо не само в газообразната среда, но и в фино диспергираната смес от течни и твърди горими частици, смесени с окислителя. За да се осигури устойчиво изгаряне в такива случаи, е необходима специална конструкция на пещта.

Последствията, които се причиняват от реакцията на горене в газовата среда, са два вида. Първата е турбуленцията на газовия поток, което води до рязко увеличаване на скоростта на процеса. Получените акустични смущения на потока могат да доведат до следващия етап - образуване на ядра ударна вълна, което води до детонация на сместа. Преходът на изгарянето към етапа на детонация зависи не само от присъщите свойства на газа, но и от размерите на системата и параметрите на разпространение.

Горивото се използва в машиностроенето и промишлеността. Основната задача в същото време е постигането на максимална пълнота на изгаряне (т.е. оптимизиране на освобождаването на топлина) за даден интервал. Горенето се използва например при добива - методите за разработване на различни минерали се основават на използването на горивен процес. Но при определени природни и геоложки условия феноменът на изгаряне може да се превърне в фактор, който носи сериозна опасност. Реална опасност например е процесът на спонтанно изгаряне на торф, което води до появата на ендогенни пожари.