Degšanas procesā veidojas liesma, kuras struktūru veido reaģējošās vielas. Tās struktūra ir sadalīta reģionos atkarībā no temperatūras rādītājiem.
Definīcija
Liesmas sauc par karstām gāzēm, kurās plazmas sastāvdaļas vai vielas atrodas cietā izkliedētā veidā. Tie veic fizikālā un ķīmiskā tipa transformācijas, ko pavada luminiscence, siltumenerģijas izdalīšanās un karsēšana.
Jonu un radikāļu daļiņu klātbūtne gāzveida vidē raksturo tās elektrisko vadītspēju un īpašo uzvedību elektromagnētiskajā laukā.
Kas ir liesmas
Parasti tas ir ar degšanu saistīto procesu nosaukums. Salīdzinot ar gaisu, gāzes blīvums ir mazāks, bet augsta temperatūra izraisa gāzes paaugstināšanos. Tā veidojas liesmas, kas ir garas un īsas. Bieži vien notiek vienmērīga pāreja no vienas formas uz otru.
Liesma: struktūra un struktūra
Lai noteiktu aprakstītās parādības izskatu, pietiek iedegt gāzes degli. Iegūto negaismo liesmu nevar saukt par viendabīgu. Vizuāli ir trīsgalvenās jomas. Starp citu, liesmas struktūras izpēte liecina, ka dažādas vielas deg, veidojot dažāda veida lāpu.
Kad deg gāzes un gaisa maisījums, vispirms veidojas īss lāpa, kura krāsai ir zilas un purpursarkanas nokrāsas. Tajā redzams kodols - zaļi zils, atgādinot konusu. Apsveriet šo liesmu. Tās struktūra ir sadalīta trīs zonās:
- Atdaliet sagatavošanas zonu, kurā tiek uzkarsēts gāzes un gaisa maisījums, kad tas iziet no degļa atveres.
- Tam seko zona, kurā notiek degšana. Viņa aizņem konusa augšdaļu.
- Kad trūkst gaisa plūsmas, gāze pilnībā nesadeg. Izdalās divvērtīgā oglekļa oksīda un ūdeņraža atliekas. To pēcdedzināšana notiek trešajā zonā, kur ir pieejama skābekļa pieejamība.
Tagad aplūkosim dažādus sadegšanas procesus atsevišķi.
Sveces degšana
Sveces dedzināšana ir kā sērkociņa vai šķiltavu dedzināšana. Un sveces liesmas struktūra atgādina karstu gāzes plūsmu, kas tiek uzvilkta peldošo spēku ietekmē. Process sākas ar dakts karsēšanu, kam seko parafīna iztvaicēšana.
Zemāko zonu pavediena iekšpusē un blakus tam sauc par pirmo reģionu. Tam ir viegls zils mirdzums lielā degvielas daudzuma, bet mazā skābekļa maisījuma tilpuma dēļ. Šeit vielu nepilnīgas sadegšanas process tiek veikts ar oglekļa monoksīda izdalīšanos, kas tālāk oksidējas.
Pirmā zonaieskauj gaišs otrais apvalks, kas raksturo sveces liesmas uzbūvi. Tajā nonāk lielāks skābekļa daudzums, kas izraisa oksidatīvās reakcijas turpināšanos, piedaloties degvielas molekulām. Temperatūras indikatori šeit būs augstāki nekā tumšajā zonā, bet nepietiekami galīgai sadalīšanai. Tieši pirmajos divos apgabalos parādās gaismas efekts, kad nesadegušās degvielas un ogļu daļiņas tiek stipri uzkarsētas.
Otro zonu ieskauj smalks apvalks ar augstām temperatūras vērtībām. Tajā nonāk daudzas skābekļa molekulas, kas veicina pilnīgu degvielas daļiņu sadegšanu. Pēc vielu oksidēšanas trešajā zonā gaismas efekts netiek novērots.
Shēma
Skaidrības labad piedāvājam jūsu uzmanībai degošas sveces attēlu. Liesmas modelis ietver:
- Pirmais vai tumšais apgabals.
- Otrā gaismas zona.
- Trešais caurspīdīgais apvalks.
Sveces pavediens nedeg, bet notiek tikai saliektā gala pārogļošanās.
Deg spirta lampa
Ķīmiskajiem eksperimentiem bieži izmanto nelielas spirta tvertnes. Tos sauc par spirta lampām. Degļa dakts ir piesūcināts ar šķidro degvielu, kas izlieta caur caurumu. To veicina kapilārais spiediens. Sasniedzot brīvo dakts augšdaļu, spirts sāk iztvaikot. Tvaika stāvoklī tas tiek aizdedzināts un deg temperatūrā, kas nepārsniedz 900 ° C.
Spirta lampas liesmai ir normāla forma, tā ir gandrīz bezkrāsaina, ar nelielu nokrāsuzils. Tās zonas nav tik skaidri redzamas kā sveces zonas.
Pie spirta degļa, kas nosaukts zinātnieka Bartela vārdā, ugunsgrēka sākums atrodas virs degļa kvēlspuldzes. Šī liesmas padziļināšanās noved pie iekšējā tumšā konusa samazināšanās, un vidējā daļa iziet no cauruma, kas tiek uzskatīta par karstāko.
Krāsu raksturojums
Dažādu liesmu krāsu emisijas, ko izraisa elektroniskas pārejas. Tos sauc arī par termiskiem. Tātad ogļūdeņraža komponenta sadegšanas rezultātā gaisā zilā liesma rodas H-C savienojuma izdalīšanās dēļ. Kad tiek izstarotas C-C daļiņas, lāpa kļūst oranži sarkana.
Ir grūti saskatīt liesmas struktūru, kuras ķīmija ietver ūdens, oglekļa dioksīda un oglekļa monoksīda savienojumus, OH saiti. Tās mēles ir praktiski bezkrāsainas, jo iepriekš minētās daļiņas sadedzinot izstaro ultravioleto un infrasarkano starojumu.
Liesmas krāsa ir savstarpēji saistīta ar temperatūras indikatoriem, ar jonu daļiņu klātbūtni tajā, kas pieder noteiktam emisijas vai optiskajam spektram. Tādējādi dažu elementu sadegšana noved pie uguns krāsas maiņas deglī. Lāpas krāsas atšķirības ir saistītas ar elementu izvietojumu dažādās periodiskās sistēmas grupās.
Ugunsgrēks ar redzamo spektru saistīta starojuma klātbūtnei, izpētiet spektroskopu. Tajā pašā laikā tika konstatēts, ka arī vienkāršajām vielām no vispārējās apakšgrupas ir līdzīga liesmas krāsa. Skaidrības labad kā tests tiek izmantots nātrija sadegšanametāls. Ienesot liesmā, mēles kļūst spilgti dzeltenas. Pamatojoties uz krāsu īpašībām, nātrija līnija ir izolēta emisijas spektrā.
Sārmu metāliem ir raksturīga īpašība ātri ierosināt atomu daļiņu gaismas starojumu. Kad Bunsena degļa ugunī ievada šādu elementu mazgaistošos savienojumus, tā kļūst krāsaina.
Spektroskopiskā izmeklēšana parāda raksturīgas līnijas cilvēka acij redzamajā zonā. Gaismas starojuma ierosmes ātrums un vienkāršā spektrālā struktūra ir cieši saistīti ar šo metālu augsto elektropozitīvo raksturlielumu.
Raksturīgs
Liesmas klasifikācijas pamatā ir šādi raksturlielumi:
- degošu savienojumu kopējais stāvoklis. Tie ir gāzveida, aerodispersā, cietā un šķidrā formā;
- starojums, kas var būt bezkrāsains, gaišs un krāsains;
- izplatīšanas ātrums. Ir ātra un lēna izplatība;
- liesmas augstums. Struktūra var būt īsa vai gara;
- reaģējošu maisījumu kustības raksturs. Piešķirt pulsējošu, lamināru, turbulentu kustību;
- vizuālā uztvere. Vielas deg ar dūmakainu, krāsainu vai caurspīdīgu liesmu;
- temperatūras indikators. Liesma var būt zema, auksta un augsta temperatūra.
- fāzes degvielas stāvoklis - oksidētājs.
Aizdegšanās notiek aktīvo sastāvdaļu difūzijas vai iepriekšējas sajaukšanas rezultātā.
Oksidācijas un samazināšanas reģions
Oksidācijas process notiek neuzkrītošā zonā. Viņa ir karstākā un atrodas augšpusē. Tajā degvielas daļiņas pilnībā sadeg. Un skābekļa pārpalikuma klātbūtne un degvielas trūkums izraisa intensīvu oksidācijas procesu. Šī funkcija jāizmanto, sildot priekšmetus virs degļa. Tāpēc viela tiek iegremdēta liesmas augšējā daļā. Šāda sadegšana norit daudz ātrāk.
Reducēšanas reakcijas notiek liesmas centrālajā un apakšējā daļā. Tas satur lielu daudzumu degošu vielu un nelielu daudzumu O2 molekulu, kas veic sadegšanu. Ja šajās zonās tiek ievadīti skābekli saturoši savienojumi, O elements tiek sadalīts.
Dzelzs sulfāta sadalīšanas process tiek izmantots kā reducējošas liesmas piemērs. Kad FeSO4 nokļūst degļa liesmas centrālajā daļā, tas vispirms uzsilst un pēc tam sadalās dzelzs oksīdā, anhidrīdā un sēra dioksīdā. Šajā reakcijā tiek novērota S samazināšana ar lādiņu no +6 līdz +4.
Metināšanas liesma
Šis ugunsgrēka veids veidojas gāzes vai šķidruma tvaiku un skābekļa maisījuma sadegšanas rezultātā tīrā gaisā.
Piemērs ir skābekļa-acetilēna liesmas veidošanās. Tas izceļ:
- pamatzona;
- vidēja atveseļošanās zona;
- uzliesmojuma beigu zona.
Tik daudzi sadeggāzes un skābekļa maisījumi. Atšķirības acetilēna un oksidētāja attiecībās izraisa dažāda veida liesmu. Tā var būt normāla, karburizējoša (acetilēna) un oksidējoša struktūra.
Teorētiski acetilēna nepilnīgas sadegšanas procesu tīrā skābeklī var raksturot ar šādu vienādojumu: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reakcijai nepieciešams viens mols O2).
Iegūtais molekulārais ūdeņradis un oglekļa monoksīds reaģē ar gaisa skābekli. Galaprodukti ir ūdens un četrvērtīgais oglekļa monoksīds. Vienādojums izskatās šādi: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Šai reakcijai nepieciešami 1,5 moli skābekļa. Summējot O2, izrādās, ka uz 1 molu HCCH tiek iztērēti 2,5 moli. Un tā kā praksē ir grūti atrast pilnīgi tīru skābekli (bieži tam ir neliels piesārņojums ar piemaisījumiem), attiecība O2 pret HCCH būs 1,10 pret 1,20.
Kad skābekļa un acetilēna attiecība ir mazāka par 1,10, rodas karburēšanas liesma. Tās struktūrai ir palielināts kodols, tās kontūras kļūst neskaidras. No šādas uguns izdalās sodrēji skābekļa molekulu trūkuma dēļ.
Ja gāzu attiecība ir lielāka par 1, 20, tad tiek iegūta oksidējoša liesma ar skābekļa pārpalikumu. Tā liekās molekulas iznīcina dzelzs atomus un citas tērauda degļa sastāvdaļas. Šādā liesmā kodola daļa kļūst īsa un smaila.
Temperatūras rādījumi
Katrai sveces vai degļa uguns zonai irto vērtības skābekļa molekulu piegādes dēļ. Atklātas liesmas temperatūra dažādās tās daļās svārstās no 300 °C līdz 1600 °C.
Piemērs ir difūzijas un lamināra liesma, ko veido trīs apvalki. Tās konuss sastāv no tumšas zonas ar temperatūru līdz 360 ° C un oksidētāja trūkumu. Virs tā ir mirdzuma zona. Tā temperatūras indikators svārstās no 550 līdz 850 ° C, kas veicina termiski degošā maisījuma sadalīšanos un tā sadegšanu.
Ārējais laukums ir tikko redzams. Tajā liesmas temperatūra sasniedz 1560 ° C, kas ir saistīts ar degvielas molekulu dabiskajām īpašībām un oksidētāja iekļūšanas ātrumu. Šeit degšana ir visspēcīgākā.
Vielas aizdegas dažādos temperatūras apstākļos. Tātad metāliskais magnijs deg tikai 2210 °C temperatūrā. Daudzām cietām vielām liesmas temperatūra ir aptuveni 350°C. Sērkociņi un petroleja var aizdegties 800°C temperatūrā, savukārt koksne var aizdegties no 850°C līdz 950°C.
Cigarete deg ar liesmu, kuras temperatūra svārstās no 690 līdz 790 °C, bet propāna-butāna maisījumā no 790 °C līdz 1960 °C. Benzīns aizdegas 1350°C temperatūrā. Degošā spirta liesmas temperatūra nav augstāka par 900 °C.
