Ποια είναι η διαδικασία καύσης;
Βάλτε απλά, η καύση σημαίνει να καεί.Για τη διεξαγωγή της διαδικασίας καύσης, τα καύσιμα, το οξυγόνο και η πηγή θερμότητας ανάφλεξης απαιτούνται για την έναρξη μιας χημικής αλυσιδωτής αντίδρασης.Σε μια φωτιά στο στρατόπεδο, για παράδειγμα, το ξύλο είναι το καύσιμο, ο γύρω αέρας παρέχει το οξυγόνο και ένας αγώνας ή ένας ελαφρύτερος μπορεί να αναφλέξει τη φωτιά.Η αύξηση οποιουδήποτε από αυτά τα στοιχεία θα αυξήσει την ένταση της πυρκαγιάς, ενώ η εξάλειψη οποιουδήποτε από αυτά θα προκαλέσει τη διακοπή της διαδικασίας.Εάν η πυρκαγιά πνιγεί με νερό ή βρωμιά, για παράδειγμα, το οξυγόνο δεν μπορεί πλέον να φτάσει στη θερμότητα και το καύσιμο και βγαίνει.Όλα τα καύσιμα περιέχουν χημική δυναμική ενέργεια.Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που θα απελευθερωθεί κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης.Πόση ενέργεια απελευθερώνεται μια ουσία καθώς καίει ονομάζεται
θερμότητα καύσης.Κάθε καύσιμο έχει μια συγκεκριμένη ενεργειακή πυκνότητα ή πόσα megajoules (MJs) ενέργειας παράγονται ανά χιλιόγραμμο (kg) της ουσίας.Το μεθάνιο, για παράδειγμα, έχει ενεργειακή πυκνότητα 55,5 mJ/kg, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να παρέχει περισσότερη ενέργεια από το θείο στα 9,16 mJ/kg
Μια μεγάλη ποικιλία ουσιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμα, αλλά οι υδρογονάνθρακες είναι μερικοί από τους πιο συνηθισμένους.Αυτά περιλαμβάνουν το μεθάνιο, το προπάνιο, τη βενζίνη και το καύσιμο αεριωθουμένων, για να αναφέρουμε μόνο μερικά.Όλα τα ορυκτά καύσιμα, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα και του φυσικού αερίου, είναι υδρογονάνθρακες.Άλλες ουσίες που χρησιμοποιούνται συνήθως ως καύσιμα περιλαμβάνουν υδρογόνο, αλκοόλ και βιοκαύσιμα, όπως το ξύλο.Όταν η βενζίνη καίει, για παράδειγμα, παράγει νερό (ατμός), διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα και άλλα στοιχεία.Η καύση μπορεί επίσης να απελευθερώσει σωματίδια, τα οποία είναι μικροσκοπικά σωματίδια που επιπλέουν στον αέρα.Εκείνοι που απελευθερώνονται από την καύση ορυκτών καυσίμων και το ξύλο συχνά συμβάλλουν στην ατμοσφαιρική ρύπανση.Ωστόσο, η εξάτμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ευεργετικούς σκοπούς, όπως η παροχή της ώθησης που ωθεί έναν πυραύλο στον αέρα.Οι περισσότερες εξάτμιση έχουν τη μορφή αερίου λόγω της θερμότητας που παράγει η διαδικασία καύσης, αλλά μπορεί επίσης να είναι σε υγρή ή στερεά μορφή.
Οξυγόνο
για το καύσιμο να καεί στη διαδικασία καύσης, πρέπει επίσης να έχει οξυγόνο.Η πιο συνηθισμένη πηγή είναι ο αέρας, ο οποίος περιέχει περίπου 21% οξυγόνο.Άλλες πηγές, συχνά γνωστές ως οξειδωτικά ή οξειδωτικά παράγοντες, περιλαμβάνουν υπεροξείδιο του υδρογόνου, νιτρικό κάλιο και πολλά άλλα.Όταν ένας οξειδωτικός παράγοντας εισάγεται σε ένα καύσιμο, απελευθερώνει οξυγόνο και μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα με την οποία καίει η πυρκαγιά.Σε ένα στερεό πυραύλο, για παράδειγμα, ένας στερεός οξειδωτής αναμιγνύεται με το καύσιμο για να δημιουργήσει το προωθητικό, το οποίο καίει όταν αναφλέγεται και ωθεί τον πυραύλο προς τα εμπρός.Το διαστημικό λεωφορείο και άλλα διαστημικά σκάφη χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο ως μέρος της διαδικασίας καύσης.
Όταν μια πυρκαγιά δεν έχει αρκετό οξυγόνο, δεν καίγεται εντελώς.Αυτή η ελλιπής καύση παράγει μονοξείδιο του άνθρακα, άνθρακα (αιθάλη) και άλλα σωματίδια που μολύνουν τον αέρα.Η ελλιπής καύση σε τζάκι ή φούρνο ενός σπιτιού μπορεί να απελευθερώσει τοξικά αέρια και να είναι πολύ επικίνδυνη.
Η θερμότητα
Η θερμότητα ή η ανάφλεξη είναι αυτό που ξεκινά τη διαδικασία καύσης.Δεδομένου ότι η θερμότητα παράγεται επίσης όταν κάτι καίει, μόλις ξεκινήσει η διαδικασία, δεν είναι πάντα απαραίτητη η πρόσθετη θερμότητα για να διατηρηθεί η χημική αλυσιδωτή αντίδραση.Ο αρχικός σπινθήρας που ενεργοποιεί τη χημική διαδικασία μπορεί να παρέχεται από φλόγα, τριβή ή ακόμα και τη θερμότητα του ήλιου.Σε ένα σωρό κομποστοποίησης, για παράδειγμα, τα βακτήρια μπορεί να αρχίσουν να διασπούν τις οργανικές ενώσεις, δημιουργώντας αρκετή θερμότητα και οξυγόνο για να προκαλέσουν καύση.Μερικά υλικά mdash;που ονομάζονται πυροφορικές ουσίες mdash;ανάφλεξη όταν εκτίθεται σε αέρα ή νερό.Ο φωσφόρος και το πλουτώνιο είναι δύο παραδείγματα.Όταν αυτά τα υλικά αντιμετωπίζουν μια πηγή καυσίμου, μπορούν να STΤέχνη Μια πυρκαγιά που είναι πολύ δύσκολο να τεθεί έξω.
Ελέγχοντας τη διαδικασία καύσης
καθώς και τα τρία μέρη απαιτούνται για καύση, αύξηση ή μείωση οποιουδήποτε από αυτούς θα επηρεάσει τη διαδικασία.Η αύξηση της ποσότητας οξυγόνου που προστέθηκε σε μια πυρκαγιά χρησιμοποιώντας έναν οξειδωτικό παράγοντα, για παράδειγμα, θα κάνει την πυρκαγιά να καεί πιο γρήγορα.Η αφαίρεση ή η μείωση της πηγής καυσίμου θα την κάνει να καεί μικρότερη ή να πεθάνει.
Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι για να σταματήσετε τη διαδικασία καύσης:
- Απομακρύνετε το καύσιμο, αφαιρέστε το οξυγόνο,
- και/ή να αφαιρέσετε τη θερμότητα
Ποιο από αυτά είναι ο καλύτερος τρόπος για να σταματήσετε μια πυρκαγιά εξαρτάται από τον τύπο και το μέγεθος της φωτιάς.Σε μια πυρκαγιά στο σπίτι, για παράδειγμα, οι πυροσβέστες χρησιμοποιούν νερό ή αφρό για να σταματήσουν το οξυγόνο να φτάσουν στο καύσιμο και να μειώσουν τη θερμοκρασία.Ενώ το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δάσος ή πυρκαγιά, η αφαίρεση νέου καυσίμου για τη φωτιά με εκκαθάριση βούρτσας και νεκρή βλάστηση από την περιοχή είναι συχνά ένα σημαντικό μέρος της διακοπής.