Bei der Verbrennung entsteht eine Flamme, deren Struktur auf die reagierenden Stoffe zurückzuführen ist. Seine Struktur ist in Abhängigkeit von Temperaturindikatoren in Regionen unterteilt.
Definition
Als heiße Gase werden Flammen bezeichnet, in denen Plasmabestandteile oder -stoffe in fester dispergierter Form vorliegen. Sie führen Umwandlungen physikalischer und chemischer Art durch, begleitet von Lumineszenz, Freisetzung von Wärmeenergie und Erwärmung.
Das Vorhandensein von ionischen und radikalischen Teilchen in einem gasförmigen Medium charakterisiert seine elektrische Leitfähigkeit und sein besonderes Verh alten in einem elektromagnetischen Feld.
Was sind Flammen
Normalerweise ist dies der Name der Prozesse, die mit der Verbrennung verbunden sind. Im Vergleich zu Luft ist die Gasdichte geringer, aber hohe Temperaturen lassen das Gas aufsteigen. So entstehen Flammen, die lang und kurz sind. Oft gibt es einen fließenden Übergang von einer Form zur anderen.
Flamme: Struktur und Struktur
Um das Auftreten des beschriebenen Phänomens festzustellen, genügt es, einen Gasbrenner anzuzünden. Die resultierende nicht leuchtende Flamme kann nicht als homogen bezeichnet werden. Optisch sind es dreiHauptgebiete. Übrigens zeigt die Untersuchung der Struktur der Flamme, dass verschiedene Substanzen unter Bildung eines anderen Fackeltyps verbrennen.
Wenn ein Gemisch aus Gas und Luft brennt, entsteht zunächst eine kurze Fackel, deren Farbe blaue und violette Farbtöne aufweist. Darin ist der Kern sichtbar - grün-blau, ähnlich einem Kegel. Betrachten Sie diese Flamme. Seine Struktur ist in drei Zonen unterteilt:
- Trennen Sie den Vorbereitungsbereich, in dem das Gas-Luft-Gemisch erhitzt wird, beim Austritt aus dem Brennerloch ab.
- Darauf folgt die Zone, in der die Verbrennung stattfindet. Sie nimmt die Spitze des Kegels ein.
- Bei fehlendem Luftstrom verbrennt das Gas nicht vollständig. Zweiwertige Kohlenoxide und Wasserstoffreste werden freigesetzt. Ihre Nachverbrennung findet im dritten Bereich statt, wo ein Sauerstoffzugang besteht.
Betrachten wir nun verschiedene Verbrennungsprozesse separat.
Kerzenbrennen
Eine Kerze anzuzünden ist wie ein Streichholz oder Feuerzeug anzuzünden. Und die Struktur einer Kerzenflamme ähnelt einem heißen Gasstrom, der durch Auftriebskräfte nach oben gezogen wird. Der Prozess beginnt mit dem Erhitzen des Dochts, gefolgt von der Verdampfung des Paraffins.
Die unterste Zone innerhalb und neben dem Faden wird als erste Region bezeichnet. Es hat ein leichtes blaues Leuchten aufgrund der großen Kraftstoffmenge, aber des geringen Volumens des Sauerstoffgemisches. Hier erfolgt der Prozess der unvollständigen Verbrennung von Stoffen unter Freisetzung von Kohlenmonoxid, das weiter oxidiert wird.
Erste Zoneumgeben von einer leuchtenden zweiten Hülle, die die Struktur der Kerzenflamme prägt. Es tritt ein größeres Sauerstoffvolumen ein, wodurch die oxidative Reaktion unter Beteiligung von Brennstoffmolekülen fortgesetzt wird. Die Temperaturindikatoren sind hier höher als in der dunklen Zone, aber nicht ausreichend für die endgültige Zersetzung. In den ersten beiden Bereichen tritt ein Leuchteffekt auf, wenn die Tröpfchen aus unverbranntem Kraftstoff und Kohlepartikeln stark erhitzt werden.
Die zweite Zone ist von einer dezenten Hülle mit hohen Temperaturwerten umgeben. Viele Sauerstoffmoleküle treten ein, was zur vollständigen Verbrennung von Kraftstoffpartikeln beiträgt. Nachdem die Substanzen oxidiert sind, wird der Leuchteffekt in der dritten Zone nicht beobachtet.
Sch altplan
Zur Klarheit zeigen wir Ihnen das Bild einer brennenden Kerze. Flammenmuster beinh altet:
- Erster oder dunkler Bereich.
- Zweite leuchtende Zone.
- Dritte transparente Hülle.
Der Faden der Kerze brennt nicht, sondern es entsteht nur das Verkohlen des gebogenen Endes.
Brennspirituslampe
Kleine Alkoholtanks werden oft für chemische Experimente verwendet. Sie werden Alkohollampen genannt. Der Brennerdocht ist mit flüssigem Brennstoff imprägniert, der durch das Loch gegossen wird. Dies wird durch den Kapillardruck erleichtert. Beim Erreichen der freien Dochtspitze beginnt der Alkohol zu verdampfen. Im Dampfzustand wird es in Brand gesetzt und brennt bei einer Temperatur von nicht mehr als 900 ° C.
Die Flamme der Spirituslampe hat eine normale Form, sie ist fast farblos, mit einer leichten Tönungblau. Seine Zonen sind nicht so deutlich sichtbar wie die einer Kerze.
Beim Alkoholbrenner, benannt nach dem Wissenschaftler Bartel, befindet sich der Brandanfang oberhalb des Glühgitters des Brenners. Diese Vertiefung der Flamme führt zu einer Abnahme des inneren dunklen Kegels, und der mittlere Abschnitt kommt aus dem Loch heraus, das als das heißeste gilt.
Farbcharakteristik
Emissionen unterschiedlicher Flammenfarben, verursacht durch elektronische Übergänge. Sie werden auch thermisch genannt. Als Ergebnis der Verbrennung der Kohlenwasserstoffkomponente in der Luft ist die blaue Flamme auf die Freisetzung der H-C-Verbindung zurückzuführen. Und wenn C-C-Partikel emittiert werden, wird die Fackel orange-rot.
Es ist schwierig, die Struktur der Flamme zu erkennen, deren Chemie Verbindungen aus Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, die OH-Bindung, umfasst. Seine Zungen sind praktisch farblos, da die oben genannten Partikel beim Verbrennen ultraviolette und infrarote Strahlung abgeben.
Die Farbe der Flamme ist mit Temperaturindikatoren verbunden, mit dem Vorhandensein von ionischen Partikeln darin, die zu einem bestimmten Emissions- oder optischen Spektrum gehören. So führt das Verbrennen einiger Elemente zu einer Veränderung der Farbe des Feuers im Brenner. Unterschiede in der Färbung der Fackel hängen mit der Anordnung von Elementen in verschiedenen Gruppen des Periodensystems zusammen.
Feuer für das Vorhandensein von Strahlung im Zusammenhang mit dem sichtbaren Spektrum, studieren Sie das Spektroskop. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass auch einfache Substanzen aus der allgemeinen Untergruppe eine ähnliche Färbung der Flamme aufweisen. Zur Verdeutlichung wird hierfür die Natriumverbrennung als Test verwendetMetall. Wenn sie in die Flamme gebracht werden, färben sich die Zungen leuchtend gelb. Aufgrund der Farbcharakteristik wird die Natriumlinie im Emissionsspektrum isoliert.
Alkalimetalle zeichnen sich durch die Eigenschaft der schnellen Anregung von Lichtstrahlung atomarer Teilchen aus. Wenn schwerflüchtige Verbindungen solcher Elemente in das Feuer eines Bunsenbrenners eingebracht werden, wird es gefärbt.
Spektroskopische Untersuchung zeigt charakteristische Linien im für das menschliche Auge sichtbaren Bereich. Die Anregungsgeschwindigkeit der Lichtstrahlung und die einfache spektrale Struktur hängen eng mit der hohen elektropositiven Eigenschaft dieser Metalle zusammen.
Eigenschaft
Die Flammenklassifikation basiert auf folgenden Merkmalen:
- Aggregatzustand brennender Verbindungen. Sie kommen in gasförmiger, aerodisperser, fester und flüssiger Form vor;
- eine Art von Strahlung, die farblos, leuchtend und farbig sein kann;
- Verteilungsgeschwindigkeit. Es gibt eine schnelle und eine langsame Ausbreitung;
- Flammenhöhe. Die Struktur kann kurz oder lang sein;
- Charakter der Bewegung reagierender Gemische. Pulsierende, laminare, turbulente Bewegung zuordnen;
- visuelle Wahrnehmung. Stoffe brennen mit rauchiger, farbiger oder durchsichtiger Flamme;
- Temperaturanzeige. Die Flamme kann niedrige, k alte und hohe Temperatur haben.
- Zustand der Phase Brennstoff - Oxidationsmittel.
Entzündung erfolgt durch Diffusion oder Vormischung von Wirkstoffen.
Oxidations- und Reduktionsregion
Der Oxidationsprozess findet in einer unauffälligen Zone statt. Sie ist die heißeste und befindet sich ganz oben. Darin werden die Kraftstoffpartikel vollständig verbrannt. Und das Vorhandensein von Sauerstoffüberschuss und Kraftstoffmangel führt zu einem intensiven Oxidationsprozess. Diese Funktion sollte verwendet werden, wenn Objekte über dem Brenner erhitzt werden. Deshalb wird die Substanz in den oberen Teil der Flamme eingetaucht. Eine solche Verbrennung verläuft viel schneller.
Reduktionsreaktionen finden im zentralen und unteren Teil der Flamme statt. Es enthält einen großen Vorrat an brennbaren Substanzen und eine kleine Menge an O2-Molekülen, die die Verbrennung durchführen. Beim Einbringen sauerstoffh altiger Verbindungen in diese Bereiche wird das O-Element gesp alten.
Als Beispiel für eine reduzierende Flamme wird die Eisensulfatsp altung herangezogen. Wenn FeSO4 in den zentralen Teil der Brennerflamme gelangt, erhitzt es sich zunächst und zersetzt sich dann in Eisenoxid, Anhydrid und Schwefeldioxid. Bei dieser Reaktion wird die Reduktion von S mit einer Ladung von +6 auf +4 beobachtet.
Schweißflamme
Diese Art von Feuer entsteht durch die Verbrennung einer Mischung aus Gas oder Flüssigkeitsdampf mit Sauerstoff in sauberer Luft.
Ein Beispiel ist die Bildung einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme. Es hebt hervor:
- Kernzone;
- mittlerer Wiederherstellungsbereich;
- flare end zone.
So viele brennenGas-Sauerstoff-Gemische. Unterschiede im Verhältnis von Acetylen und Oxidationsmittel führen zu unterschiedlichen Flammenarten. Es kann eine normale, aufkohlende (acetylenische) und oxidierende Struktur haben.
Theoretisch lässt sich der Vorgang der unvollständigen Verbrennung von Acetylen in reinem Sauerstoff durch folgende Gleichung charakterisieren: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (die Reaktion erfordert ein Mol O2).
Der dabei entstehende molekulare Wasserstoff und Kohlenmonoxid reagieren mit Luftsauerstoff. Die Endprodukte sind Wasser und vierwertiges Kohlenmonoxid. Die Gleichung sieht so aus: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Diese Reaktion erfordert 1,5 Mol Sauerstoff. Wenn man O2 zusammenfasst, stellt sich heraus, dass 2,5 mol für 1 mol HCCH verbraucht werden. Und da es in der Praxis schwierig ist, vollkommen reinen Sauerstoff zu finden (oft ist er leicht mit Verunreinigungen verunreinigt), beträgt das Verhältnis von O2 zu HCCH 1,10 bis 1,20.
Wenn das Verhältnis von Sauerstoff zu Acetylen weniger als 1,10 beträgt, tritt eine aufkohlende Flamme auf. Seine Struktur hat einen vergrößerten Kern, seine Umrisse verschwimmen. Aus einem solchen Feuer wird aufgrund des Mangels an Sauerstoffmolekülen Ruß freigesetzt.
Wenn das Verhältnis der Gase größer als 1, 20 ist, entsteht eine oxidierende Flamme mit einem Überschuss an Sauerstoff. Seine überschüssigen Moleküle zerstören Eisenatome und andere Bestandteile des Stahlbrenners. In einer solchen Flamme wird der Kernteil kurz und spitz.
Temperaturmesswerte
Jede Kerze oder Brenner-Feuerzone hatihre Werte aufgrund der Zufuhr von Sauerstoffmolekülen. Die Temperatur einer offenen Flamme in ihren verschiedenen Teilen reicht von 300 °C bis 1600 °C.
Ein Beispiel ist eine Diffusions- und Laminarflamme, die aus drei Schalen gebildet wird. Sein Kegel besteht aus einem dunklen Bereich mit einer Temperatur von bis zu 360 ° C und einem Mangel an Oxidationsmittel. Darüber befindet sich eine Glühzone. Seine Temperaturanzeige reicht von 550 bis 850 ° C, was zur Zersetzung des thermisch brennbaren Gemisches und seiner Verbrennung beiträgt.
Der äußere Bereich ist kaum sichtbar. Darin erreicht die Flammentemperatur 1560 ° C, was auf die natürlichen Eigenschaften von Brennstoffmolekülen und die Eintrittsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels zurückzuführen ist. Hier ist das Brennen am stärksten.
Stoffe entzünden sich unter verschiedenen Temperaturbedingungen. Metallisches Magnesium brennt also erst bei 2210 °C. Bei vielen Feststoffen beträgt die Flammentemperatur etwa 350 °C. Streichhölzer und Kerosin können sich bei 800 °C entzünden, während Holz bei 850 °C bis 950 °C entzündet werden kann.
Eine Zigarette brennt mit einer Flamme, deren Temperatur zwischen 690 und 790 °C variiert, und in einem Propan-Butan-Gemisch zwischen 790 °C und 1960 °C. Benzin entzündet sich bei 1350°C. Die Flamme des brennenden Alkohols hat eine Temperatur von nicht mehr als 900 ° C.
