Plamen: struktura, popis, schéma, teplota

Při procesu spalování se vytváří plamen, jehož struktura je určována reakčními látkami. Jeho struktura je rozdělena do oblastí podle teplotních indexů.

Definice

Plameny jsou plyny v žárovkové formě, ve kterých jsou přítomny složky plazmy nebo látky v pevné dispergované formě. V nich se provádí fyzikální a chemické přeměny, doprovázené záře, uvolněním tepelné energie a vytápění.

Přítomnost iontových a radikálových částic v plynném prostředí charakterizuje jeho elektrickou vodivost a zvláštní chování v elektromagnetickém poli.

Jaké jsou plameny

Obvykle je to název procesů spojených se spalováním. Ve srovnání se vzduchem je hustota plynu nižší, ale indexy vysoké teploty způsobují nárůst plynu. Tak jsou tvořeny plameny, které jsou dlouhé a krátké. Často je hladký přechod jedné formy na druhou.

Plamen: struktura a struktura

K určení vzhledu popisovaného fenoménu stačí osvětlit plynový hořák. Nezjištěný plamen, který se objeví, nelze považovat za homogenní. Vizuálně lze rozlišovat tři hlavní oblasti. Mimochodem, studie o struktuře plamene ukazuje, že různé látky hoří při vytváření jiného typu hořáku.

Když se směs spálí z plynu a vzduchu, nejdříve se vytvoří krátký hořák, jehož barva je modrá a fialová. Vyhlíží jádrem - zeleně modrou, připomínající kužel. Zvažte tento plamen. Jeho struktura je rozdělena do tří zón:

1. Je vybrána přípravná oblast, ve které se směs zahřívá z plynu a vzduchu, když opouští otvor hořáku.
2. Následuje zóna, ve které dochází ke spalování. Zaberá špičku kužele.
3. Pokud je nedostatek proudění vzduchu, plyn úplně nehoří. Uhlík se uvolňuje z dvojmocného oxidu a zbytků vodíku. Jejich následné spalování probíhá ve třetí oblasti, kde je přístup kyslíku.

Nyní zvážíme odděleně různé spalovací procesy.

Hoří svíčky

Spálení svíčky je jako vypalování zápasů nebo zapalovačů. A struktura plamene svíčky připomíná zářící proud plynu, který je vytáhnut tlačícími silami. Proces začíná zahříváním knotu a následným odpařováním parafínu.

Nejnižší zóna, nacházející se uvnitř a v blízkosti vlákna, se nazývá první oblast. Má malou záři modré barvy kvůli velkému množství paliva, ale malému objemu směsi kyslíku. Zde je proces neúplného spalování látek se separací oxid uhelnatý, který je následně oxidován.

První zóna je obklopena světelnou druhou skořápkou, která charakterizuje strukturu plamene svíčky. Přijímají větší objem kyslíku, což způsobuje pokračování oxidační reakce zahrnující molekuly paliva. Teplotní indexy zde budou vyšší než v tmavé zóně, ale nejsou dostatečné pro konečný rozklad. V prvních dvou oblastech, kdy jsou kapičky nespálených paliv a částice dřevěného uhlí silně ohřívány, se objeví světelný efekt.

Druhá zóna je obklopena slabě nápadným pláštěm s vysokými teplotami. Zahrnuje mnoho molekul kyslíku, které přispívají k úplnému vyhoření částic paliva. Po oxidaci látek ve třetí zóně není pozorován světelný efekt.

Schematické znázornění

Z důvodu srozumitelnosti předkládáme Vaší pozornosti obraz hořících svíček. Schéma plamene zahrnuje:

1. První nebo tmavá oblast.
2. Druhá zářící zóna.
3. Třetí průhledný obal.

Nitě svíčky nehoří, ale dochází pouze ke spálení ohnutého konce.

Hoření duchovní lampy

Pro chemické experimenty se často používají malé nádrže s alkoholem. Jsou nazýváni lihovinami. Kutka hořáku je impregnována kapalným palivem vyplněným otvorem. To je usnadněno kapilárním tlakem. Když se dosáhne volného konce knotu, začne se alkohol odpařovat. Ve stavu par se zapaluje a spaluje při teplotě nejvýše 900 ° C.

Plamen světlometu má obvyklou formu, je téměř bezbarvý, s mírným odstínem modré. Její zóny nejsou tak jasně viditelné jako svíčka.

Nechte alkohol hořák, jmenoval podle vědce Barthel, začátek ohně je umístěn nad pláštěm hořáku hořáku. Takové proniknutí plamene vede ke snížení vnitřního tmavého kužele a středový úsek, který je považován za nejžhavější, vystupuje z díry.

Barevná charakteristika

Radiace různé barvy plamene, je způsobeno elektronickými přechody. Jsou také nazývány termální. Takže v důsledku spalování uhlovodíkové složky ve vzduchu je modrý plamen způsoben vývojem sloučeniny H-C. A když jsou částice C-C vypuštěny, je hořák nabarven v oranžově červené barvě.

Je obtížné zvážit strukturu plamene, jehož chemie zahrnuje sloučeniny vody, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého, OH vazbu. Jeho jazyky jsou téměř bezbarvé, protože výše uvedené částice vyzařují během spalování ultrafialové a infračervené záření.

Povlak plamen ve vzájemném vztahu s ukazateli teploty, na přítomnost iontů, které patří do určitého emisního spektra nebo optický. Spálení některých prvků vede ke změně barvy požáru v hořáku. Rozdíly v barvení hořáku jsou spojeny s uspořádáním prvků v různých skupinách periodického systému.

Požár pro přítomnost záření, související s viditelným spektrem, je studován pomocí spektroskopu. Bylo zjištěno, že jednoduché látky z obecné podskupiny rovněž vykazují podobné barvení plamene. Pro přehlednost je použito použití spalování sodíku jako zkoušky pro tento kov. Když se do plamene zavede, jazyky se stanou světle žlutou barvou. Na základě barevných charakteristik se sodíková řada extrahuje v emisním spektru.

Pro alkalických kovů charakteristickou vlastností rychlé excitace světelného záření atomových částic. Při zavádění takových neprchavých sloučenin takových prvků do ohně Bunsen hořce, to skvrny.

Spektroskopické vyšetření ukazuje charakteristické linie v oblasti viditelné lidskému oku. Rychlost excitace světelného záření a jednoduchá spektrální struktura úzce souvisí s vysokými elektropositivními charakteristikami těchto kovů.

Charakteristiky

Klasifikace plamene je založena na následujících charakteristikách:

• stav agregátních spalovacích sloučenin. Jsou plynné, aerodisperzní, pevná a kapalná;
• typ záření, který může být bezbarvý, světelný a barevný;
• distribuční rychlost. Existuje rychlé a pomalé rozšíření;
• výška plamene. Struktura může být krátká a dlouhá;
• povaha pohybu reaktivních směsí. Rozlišují pulsující, laminární, turbulentní pohyb;
• vizuální vnímání. Látky vypalují uvolněním kouřového, barevného nebo průhledného plamene;
• teplotní index. Plamen může být nízkoteplotní, studený a vysokoteplotní.
• fáze - oxidační činidlo paliva.

Spalování nastává v důsledku difúze nebo předběžného míchání aktivních složek.

Oblast oxidace a redukce

Oxidační proces probíhá ve slabě viditelné zóně. Je to nejžhavější a nachází se nahoře. V tom částech paliva dochází k úplnému spalování. A přítomnost nedostatku kyslíku a palivové vady vede k intenzivnímu procesu oxidace. Tato funkce by měla být použita, když se předměty zahřívají nad hořákem. Proto je látka ponořena do horní části plamene. Toto spalování probíhá mnohem rychleji.

Reakční reakce probíhají v centrální a spodní části plamene. Obsahuje velké množství hořlavých látek a malé množství O₂ molekul, které provádějí spalování. Při vstupu do těchto oblastí sloučenin obsahujících kyslík štěpení prvku O.

Jako příklad redukujícího plamene se používá proces dělení železa dvojmocného sulfátu. V případě požití FeSO₄ ve střední části hořáku hořáku nejprve zahřívá a rozkládá se na oxid železitý, anhydrid a oxid siřičitý. Při této reakci je pozorováno snížení S při náplně +6 až +4.

Svařovací plamen

Tento typ požáru vzniká v důsledku spalování směsi z plynu nebo páry kapaliny s kyslíkem čistého vzduchu.

Příkladem je tvorba plamene kyslík-acetylen. Rozlišuje:

• oblast jádra;
• průměrná zóna využití;
• odlehčovací okraj.

Tak tolik směsí kyslík-kyslík spálí. Rozdíly v poměru acetylenu a oxidačního činidla vedou k různým druhům plamene. Může to být normální, karburující (acetylenová) a oxidační struktura.

Teoreticky může být proces neúplného spalování acetylenu v čistém kyslíku charakterizován následující rovnicí: HCCH + O₂ → H₂ + CO + CO (jeden mol O₂₎.

Výsledný molekulární vodík a oxid uhelnatý reagují s kyslíkem ve vzduchu. Výslednými produkty jsou vodní a čtyřmocný oxid uhličitý. Rovnice je následující: CO + CO + H₂ + 1frac12-0₂ → CO₂ + CO₂ +H₂Tato reakce vyžaduje 1,5 mol kyslíku. Při součtu O₂ ukazuje se, že 2,5 molů se spotřebuje na 1 mol HCCH. A protože v praxi je obtížné najít ideální čistý kyslík (často má malou kontaminaci nečistotami), poměr O₂ na HCCH bude 1,10 až 1,20.

Pokud je poměr kyslíku k acetylenu menší než 1,10, dojde k uhličitému plameni. Jeho struktura má rozšířené jádro, jeho obrysy jsou nejasné. Z takového ohně se uvolní saze, kvůli nedostatku molekul kyslíku.

Je-li poměr plynů větší než 1,20, pak se získá oxidační plamen s přebytkem kyslíku. Jeho přebytečné molekuly zničují atomy železa a další součásti ocelového hořáku. V takovém plameni se jaderná část zkrátí a má ostré body.

Měření teploty

Každá zóna svíčky nebo hořáku má vlastní hodnoty kvůli příchodu molekul kyslíku. Teplota otevřeného plamene se mění v různých částech od 300 ° C do 1600 ° C.

Příkladem je difúzní a laminární plamen, který je tvořen třemi plášti. Jeho kužel se skládá z tmavého úseku s teplotou do 360 ° C a nedostatku oxidační látky. Nad ním je zóna záře. Jeho teplotní rozmezí se pohybuje od 550 do 850 ° C, což podporuje rozklad tepelné směsi paliva a jeho spalování.

Vnější plocha je stěží viditelná. Teplota plamene v ní dosahuje 1560 ° C, což je způsobeno přírodními vlastnostmi molekul paliva a rychlostí, s jakou oxidační činidlo vstupuje. Zde je spalování nejvíce energické.

Látky se zapálí za různých teplotních podmínek. Takže hořčík kovu hoří pouze při 2210 ° C. U mnoha pevných látek je teplota plamene přibližně 350 ° C. Požár zápalů a kerosen je možný při 800 ° C, zatímco dřevo - od 850 ° C do 950 ° C

Cigareta svítí plamen, jehož teplota se pohybuje od 690 do 790 ° C a propan-butanu - od 790 ° C do 1960 ° C, Benzín se vznítí při 1350 ° C. Plamen spalování alkoholu nemá teplotu vyšší než 900 ° C.