Iz česa je ogenj?
Kemična sestava ognja
Christopher Murray / EyeEm / Getty Images
Iz česa je ogenj? Veste, da ustvarja toplota in svetlobe, a ste se kdaj vprašali o njeni kemični sestavi oz agregatno stanje ?
Iz česa je ogenj?
- Plamen je mešanica goriva, svetlobe ter trdnih snovi in plinov, ki tvorijo ogenj in nastajajo pri ognju. Pri nepopolnem zgorevanju nastanejo saje, ki so večinoma ogljik.
- Ogenj je večinoma agregatno stanje, imenovano plazma. Vendar pa so deli plamena sestavljeni iz trdnih snovi in plinov.
- Natančna kemična sestava ognja je odvisna od narave goriva in njegovega oksidanta. Večina plamenov je sestavljena iz ogljikovega dioksida, vodne pare, dušika in kisika.
Kemična sestava ognja
Požar je posledica kemične reakcije imenovano zgorevanje . Na določeni točki reakcije zgorevanja, imenovane točka vžiga , nastajajo plameni. Običajno so plameni sestavljeni predvsem iz ogljikovega dioksida, vodne pare, kisika in dušika.
Pri običajni reakciji zgorevanja gorivo na osnovi ogljika zgori v zraku (kisik). Potencialno ogenj vsebuje samo pline iz goriva, ogljikov dioksid, vodo, dušik in kisik. Vendar pa nepopolno zgorevanje prinaša vrsto drugih možnosti. Saje so primarna sestavina nepopolnega zgorevanja. Saje vsebujejo predvsem ogljik, vendar se lahko pojavijo različne organske molekule. Drugi plini, ki jih najdemo v požaru, vključujejo ogljikov monoksid in včasih dušikove okside in žveplove okside.
Plamen sveče je sestavljen iz uparjene vode, ogljikovega dioksida, vode, dušika, kisika, dovolj vročih saj, da žarijo, in svetlobe/toplote iz kemične reakcije.
Ogenj brez kisika
Vendar ogenj dejansko ne potrebuje kisika. Da, najpogosteje srečani oksidant je kisik, delujejo pa tudi druge kemikalije. Na primer, sežiganje vodika s klorom kot oksidantom prav tako povzroči plamen. Produkt reakcije je vodikov klorid (HCl), zato je ogenj sestavljen iz vodika, klora, HCl, svetlobe in toplote. Druge kombinacije so vodik s fluorom in hidrazin z dušikovim tetroksidom.
Stanje ognja
V plamenu sveče ali majhnem ognju, večina snov v plamenu sestoji iz vročih plini . Zelo vroč ogenj sprosti dovolj energije za ionizacijo plinastih atomov, ki tvorijo agregatno stanje imenovana plazma . Primeri plamenov, ki vsebujejo plazmo, vključujejo tiste, ki jih proizvajajo plazemske bakle in termitna reakcija .
Glavni razliki med plini in plazmo sta razdalja med delci in njihov električni naboj. Plini so sestavljeni iz molekul, atomov in ionov, ki so zelo razporejeni. Razdalja med delci je v plazmi veliko večja. Poleg tega so delci v plazmi skoraj izključno nabiti delci (ioni).
Zakaj je ogenj vroč
Ogenj oddaja toploto in svetlobo zaradi kemijska reakcija ki proizvaja plamene, je eksotermna. Z drugimi besedami, zgorevanje sprosti več energije, kot je potrebno za vžig ali vzdrževanje. Da pride do gorenja in nastane plamen, morajo biti prisotne tri stvari: gorivo, kisik in energija (običajno v obliki toplote). Ko energija sproži reakcijo, se ta nadaljuje, dokler sta prisotna gorivo in kisik.
Hladen ogenj
Medtem ko vsi požari proizvajajo toploto ali so eksotermni, so nekateri požari hladnejši od drugih. Tako imenovani hladni ogenj se nanaša na ogenj, ki gori pod temperaturo približno 400 °C (752 °F). Pri tej temperaturi je plamen ognja neviden, vendar reakcija poteka. Čeprav je hladen ogenj na Zemlji precej neobičajen, so ga znanstveniki proizvedli v vesolju. V mikrogravitacijskem okolju ogenj gori s sferičnim plamenom. Hladen ogenj gori drugače od običajnega zgorevanja. Običajno toplota ognja (in gravitacija) potisne produkte izgorevanja stran od reakcije. V hladnem plamenu ostanejo ti produkti v območju reakcije in sodelujejo naprej. Navsezadnje lahko hladen ogenj zažge svoje odpadne produkte.
Na Zemlji hladnejši plameni prihajajo iz nekaterih hlapnih goriv. Na primer, alkohol proizvaja hladnejši plamen kot acetilen. Pomembna je tudi razpoložljivost kisika. Ko je kisik omejen, je tudi reakcija, zaradi česar je ogenj hladnejši.
Viri
- Bowman, D. M. J. S.; et al. (2009). 'Požar v zemeljskem sistemu'. Znanost . 324 (5926): 481–84. doi:10.1126/science.1163886
- Lackner, Maksimilijan; Winter, Franz; Agarwal, Avinash K., ur. (2010). Priročnik o zgorevanju , 5 zvezkov nabor. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32449-1.
- Zakon, C.K. (2006). Fizika zgorevanja . Cambridge, Združeno kraljestvo: Cambridge University Press. ISBN 9780521154215.
- Schmidt-Rohr, K. (2015). 'Zakaj so zgorevanja vedno eksotermna in dajejo približno 418 kJ na mol Odva'. J. Chem. Izobraževanje . 92 (12): 2094–99. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333
- Ward, Michael (marec 2005). Gasilski častnik: Načela in praksa . Jones & Bartlett učenje. ISBN 9780763722470.