ในกระบวนการเผาไหม้ จะเกิดเปลวไฟขึ้น ซึ่งมีโครงสร้างเกิดจากสารที่ทำปฏิกิริยา โครงสร้างแบ่งออกเป็นภูมิภาคตามตัวบ่งชี้อุณหภูมิ
คำจำกัดความ
เปลวไฟเรียกว่าก๊าซร้อน ซึ่งมีส่วนประกอบหรือสารในพลาสมาอยู่ในรูปแบบที่กระจายตัวเป็นของแข็ง พวกเขาทำการเปลี่ยนแปลงของประเภททางกายภาพและเคมี พร้อมกับการเรืองแสง การปล่อยพลังงานความร้อนและความร้อน
การมีอยู่ของอนุภาคไอออนิกและอนุมูลอิสระในตัวกลางที่เป็นก๊าซแสดงถึงลักษณะการนำไฟฟ้าและพฤติกรรมพิเศษในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
เปลวไฟคืออะไร
มักจะเป็นชื่อของกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ ความหนาแน่นของก๊าซต่ำกว่าอากาศเมื่อเทียบกับอากาศ แต่อุณหภูมิสูงทำให้ก๊าซสูงขึ้น เปลวไฟจะยาวและสั้นเป็นอย่างนี้ มักจะมีการเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งอย่างราบรื่น
เปลวไฟ: โครงสร้างและโครงสร้าง
เพื่อกำหนดลักษณะที่ปรากฏของปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้ ก็เพียงพอแล้วที่จะจุดไฟที่เตาแก๊ส เปลวไฟที่ไม่ส่องสว่างที่เกิดขึ้นไม่สามารถเรียกว่าเป็นเนื้อเดียวกันได้ สายตามีสามพื้นที่หลัก อย่างไรก็ตาม การศึกษาโครงสร้างของเปลวไฟแสดงให้เห็นว่าสารต่างๆ เผาไหม้ด้วยการเกิดคบเพลิงชนิดต่างๆ
เมื่อส่วนผสมของก๊าซและอากาศไหม้ คบไฟสั้น ๆ จะเกิดขึ้นก่อน โดยจะมีเฉดสีฟ้าและม่วง แกนกลางมองเห็นได้ - เขียว - น้ำเงินคล้ายกรวย พิจารณาเปลวไฟนี้ โครงสร้างแบ่งออกเป็นสามโซน:
- แยกบริเวณเตรียมที่ซึ่งส่วนผสมของก๊าซและอากาศถูกทำให้ร้อนเมื่อออกจากรูเตา
- ตามด้วยโซนที่เกิดการเผาไหม้ เธอตรงบริเวณยอดกรวย
- เมื่ออากาศขาดอากาศแก๊สจะไม่ไหม้จนหมด ไดวาเลนต์คาร์บอนออกไซด์และไฮโดรเจนตกค้างจะถูกปลดปล่อยออกมา การเผาไหม้ภายหลังเกิดขึ้นในพื้นที่ที่สามซึ่งมีการเข้าถึงออกซิเจน
ตอนนี้ มาพิจารณากระบวนการเผาไหม้แบบต่างๆ แยกกัน
จุดเทียน
การจุดเทียนก็เหมือนการจุดไม้ขีดหรือไฟแช็ก และโครงสร้างของเปลวเทียนคล้ายกับกระแสก๊าซร้อนซึ่งถูกดึงขึ้นเนื่องจากแรงลอยตัว กระบวนการเริ่มต้นด้วยความร้อนของไส้ตะเกียง ตามด้วยการระเหยของพาราฟิน
โซนล่างสุดด้านในและข้างกระทู้เรียกว่าโซนแรก มันมีแสงสีน้ำเงินเล็กน้อยเนื่องจากเชื้อเพลิงจำนวนมาก แต่มีออกซิเจนในปริมาณเล็กน้อย ที่นี่กระบวนการของการเผาไหม้สารที่ไม่สมบูรณ์จะดำเนินการด้วยการปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ต่อไป
โซนแรกล้อมรอบด้วยเปลือกที่สองที่ส่องสว่างซึ่งแสดงถึงโครงสร้างของเปลวเทียน ออกซิเจนในปริมาณที่มากขึ้นซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างต่อเนื่องด้วยการมีส่วนร่วมของโมเลกุลเชื้อเพลิง ตัวบ่งชี้อุณหภูมิที่นี่จะสูงกว่าในเขตมืด แต่ไม่เพียงพอสำหรับการสลายตัวขั้นสุดท้าย มันอยู่ในสองพื้นที่แรกที่มีผลการส่องสว่างปรากฏขึ้นเมื่อหยดของเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้และอนุภาคถ่านหินได้รับความร้อนอย่างแรง
โซนที่สองล้อมรอบด้วยเปลือกหอยที่ละเอียดอ่อนที่มีค่าอุณหภูมิสูง โมเลกุลออกซิเจนจำนวนมากเข้าไปซึ่งก่อให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของอนุภาคเชื้อเพลิง หลังจากที่สารถูกออกซิไดซ์แล้ว จะไม่พบเอฟเฟกต์การส่องสว่างในโซนที่สาม
แผนผัง
เพื่อความชัดเจน เราขอเสนอรูปเทียนที่กำลังลุกไหม้ให้คุณทราบ รูปแบบเปลวไฟประกอบด้วย:
- พื้นที่แรกหรือมืด
- โซนเรืองแสงที่สอง.
- เปลือกใสที่สาม.
ด้ายเทียนไม่ไหม้ แต่จะเกิดเป็นถ่านเท่านั้นที่ปลายงอ
ตะเกียงวิญญาณที่แผดเผา
แอลกอฮอล์ถังเล็กมักใช้สำหรับการทดลองทางเคมี เรียกว่าตะเกียงแอลกอฮอล์ ไส้ตะเกียงเตาชุบด้วยเชื้อเพลิงเหลวไหลผ่านรู สิ่งนี้อำนวยความสะดวกด้วยแรงดันเส้นเลือดฝอย เมื่อถึงยอดไส้ตะเกียงฟรี แอลกอฮอล์จะเริ่มระเหย ในสถานะไอ จะถูกจุดไฟและเผาที่อุณหภูมิไม่เกิน 900 องศาเซลเซียส
เปลวไฟของตะเกียงวิญญาณมีรูปร่างปกติ มันเกือบจะไม่มีสี มีแต้มสีเล็กน้อยสีน้ำเงิน. โซนของมันไม่สามารถมองเห็นได้ชัดเจนเท่าของเทียน
ที่เตาแอลกอฮอล์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ Bartel จุดเริ่มต้นของไฟนั้นอยู่เหนือตะแกรงของเตา เปลวไฟที่เข้มขึ้นนี้ทำให้โคนสีดำด้านในลดลง และส่วนตรงกลางก็ออกมาจากรูซึ่งถือว่าร้อนที่สุด
ลักษณะสี
การปล่อยเปลวไฟสีต่างๆ ที่เกิดจากการเปลี่ยนภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาจะเรียกว่าความร้อน ดังนั้น จากการเผาไหม้ของส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนในอากาศ เปลวไฟสีน้ำเงินเกิดจากการปล่อยสารประกอบ H-C และเมื่อปล่อยอนุภาค C-C ออกมา คบเพลิงจะเปลี่ยนเป็นสีส้มแดง
เป็นการยากที่จะเห็นโครงสร้างของเปลวไฟ เคมีที่ประกอบด้วยน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ พันธะ OH ลิ้นของมันไม่มีสีเลย เนื่องจากอนุภาคด้านบนปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดออกมาเมื่อถูกเผา
สีของเปลวไฟเชื่อมต่อกับตัวบ่งชี้อุณหภูมิโดยมีอนุภาคไอออนิกอยู่ในนั้นซึ่งเป็นของการปล่อยหรือสเปกตรัมแสง ดังนั้นการเผาไหม้ขององค์ประกอบบางอย่างนำไปสู่การเปลี่ยนสีของไฟในเตา ความแตกต่างของสีของคบเพลิงนั้นสัมพันธ์กับการจัดเรียงองค์ประกอบในกลุ่มต่าง ๆ ของระบบธาตุ
ไฟสำหรับการมีอยู่ของรังสีที่เกี่ยวข้องกับสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ศึกษาสเปกโตรสโคป ในขณะเดียวกันก็พบว่าสารธรรมดาจากกลุ่มย่อยทั่วไปก็มีสีของเปลวไฟเหมือนกัน เพื่อความชัดเจน การเผาไหม้โซเดียมถูกใช้เพื่อทดสอบสิ่งนี้โลหะ. เมื่อนำเข้าไฟ ลิ้นจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองสด ตามลักษณะเฉพาะของสี เส้นโซเดียมจะถูกแยกออกในสเปกตรัมการปล่อยมลพิษ
โลหะอัลคาไลมีคุณสมบัติในการกระตุ้นอย่างรวดเร็วของการแผ่รังสีแสงของอนุภาคอะตอม เมื่อสารระเหยต่ำของธาตุดังกล่าวถูกนำไปเผาในเตาบุนเซ็น ก็จะเป็นสี
การตรวจทางสเปกโตรสโกปีแสดงเส้นลักษณะเฉพาะในบริเวณที่สายตามนุษย์มองเห็น ความเร็วของการกระตุ้นการแผ่รังสีแสงและโครงสร้างสเปกตรัมธรรมดามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณลักษณะทางไฟฟ้าบวกสูงของโลหะเหล่านี้
ลักษณะเฉพาะ
การจำแนกเปลวไฟขึ้นอยู่กับลักษณะดังต่อไปนี้:
- สถานะรวมของสารประกอบที่เผาไหม้ พวกมันมาในรูปของก๊าซ ละอองลอย ของแข็งและของเหลว
- รังสีชนิดหนึ่งที่ไม่มีสี เรืองแสง และมีสีได้
- ความเร็วในการกระจาย มีการแพร่กระจายที่รวดเร็วและช้า
- ความสูงเปลวไฟ. โครงสร้างจะสั้นหรือยาว
- ลักษณะการเคลื่อนที่ของสารผสมที่ทำปฏิกิริยา จัดสรรเป็นจังหวะ ราบเรียบ ปั่นป่วน
- การรับรู้ทางสายตา สารที่เผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่มีควัน มีสี หรือโปร่งแสง
- ตัวบ่งชี้อุณหภูมิ เปลวไฟอาจเป็นอุณหภูมิต่ำ เย็น และอุณหภูมิสูง
- สถานะของเชื้อเพลิงเฟส - ตัวออกซิไดซ์
การติดไฟเกิดขึ้นจากการแพร่หรือผสมส่วนผสมออกฤทธิ์ล่วงหน้า
ออกซิเดชั่นและรีดักชั่น
กระบวนการออกซิเดชันเกิดขึ้นในโซนที่ไม่เด่น เธอเป็นคนที่ร้อนแรงที่สุดและตั้งอยู่ที่ด้านบน ในนั้นอนุภาคเชื้อเพลิงได้รับการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ และการมีอยู่ของออกซิเจนส่วนเกินและการขาดเชื้อเพลิงนำไปสู่กระบวนการออกซิเดชันอย่างเข้มข้น ควรใช้คุณสมบัตินี้เมื่อให้ความร้อนวัตถุเหนือหัวเตา นั่นคือเหตุผลที่สารถูกแช่อยู่ในส่วนบนของเปลวไฟ การเผาไหม้ดังกล่าวดำเนินไปเร็วขึ้นมาก
ปฏิกิริยาการลดลงเกิดขึ้นที่ส่วนกลางและส่วนล่างของเปลวไฟ ประกอบด้วยสารที่ติดไฟได้จำนวนมากและ O2 จำนวนเล็กน้อยที่ทำการเผาไหม้ เมื่อนำสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนเข้ามาในบริเวณเหล่านี้ องค์ประกอบ O จะแยกออกจากกัน
ใช้กระบวนการแยกเหล็กซัลเฟตเป็นตัวอย่างของเปลวไฟรีดิวซ์ เมื่อ FeSO4 เข้าไปในส่วนตรงกลางของเปลวไฟจากเตา ขั้นแรกมันจะร้อนขึ้นก่อนแล้วจึงสลายตัวเป็นเฟอริกออกไซด์ แอนไฮไดรด์ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ในปฏิกิริยานี้ จะสังเกตเห็นการลดลงของ S ที่มีประจุจาก +6 เป็น +4
เปลวไฟเชื่อม
ไฟประเภทนี้เกิดจากการเผาไหม้ของก๊าซหรือไอของเหลวผสมกับออกซิเจนในอากาศบริสุทธิ์
ตัวอย่างคือการเกิดเปลวไฟที่มีออกซิเจน-อะเซทิลีน ไฮไลท์:
- โซนหลัก;
- พื้นที่พักฟื้นปานกลาง;
- แฟลร์โซนท้าย
ไหม้มากมายส่วนผสมของก๊าซออกซิเจน ความแตกต่างในอัตราส่วนของอะเซทิลีนและตัวออกซิไดเซอร์ทำให้เกิดเปลวไฟประเภทต่างๆ อาจเป็นเรื่องปกติ คาร์บูไรซ์ (อะเซทิเลนิก) และโครงสร้างออกซิไดซ์
ในทางทฤษฎี กระบวนการเผาไหม้อะเซทิลีนที่ไม่สมบูรณ์ในออกซิเจนบริสุทธิ์สามารถอธิบายลักษณะได้ด้วยสมการต่อไปนี้: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (ปฏิกิริยาต้องการหนึ่งโมลของ O2).
โมเลกุลของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือน้ำและคาร์บอนมอนอกไซด์เตตระวาเลนต์ สมการมีลักษณะดังนี้: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. ปฏิกิริยานี้ต้องใช้ออกซิเจน 1.5 โมล เมื่อสรุป O2 ปรากฎว่า 2.5 โมลถูกใช้ไปกับ HCCH 1 โมล และเนื่องจากในทางปฏิบัติ เป็นการยากที่จะหาออกซิเจนบริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์ (มักมีสิ่งเจือปนเล็กน้อย) อัตราส่วนของ O2 ต่อ HCCH จะอยู่ที่ 1.10 ถึง 1.20
เมื่ออัตราส่วนของออกซิเจนต่ออะเซทิลีนน้อยกว่า 1.10 จะเกิดเปลวไฟคาร์บูไรซิ่ง โครงสร้างมีแกนที่ขยายใหญ่ขึ้น โครงร่างเบลอ เขม่าถูกปล่อยออกมาจากไฟดังกล่าว เนื่องจากขาดโมเลกุลออกซิเจน
ถ้าอัตราส่วนของก๊าซมากกว่า 1, 20 จะได้เปลวไฟออกซิไดซ์ที่มีออกซิเจนมากเกินไป โมเลกุลที่มากเกินไปของมันทำลายอะตอมของเหล็กและส่วนประกอบอื่นๆ ของหัวเตาเหล็ก ในเปลวไฟดังกล่าว ชิ้นส่วนนิวเคลียร์จะสั้นและแหลม
การอ่านอุณหภูมิ
เทียนหรือเตาแต่ละโซนมีค่าของพวกเขาเนื่องจากการจัดหาโมเลกุลออกซิเจน อุณหภูมิของเปลวไฟในส่วนต่างๆ ของมันอยู่ในช่วง 300 °C ถึง 1600 °C
ตัวอย่างคือการแพร่กระจายและเปลวไฟลามินาร์ซึ่งประกอบขึ้นจากเปลือกสามอัน กรวยประกอบด้วยพื้นที่มืดที่มีอุณหภูมิสูงถึง 360 ° C และไม่มีตัวออกซิไดซ์ ด้านบนเป็นโซนเรืองแสง ตัวบ่งชี้อุณหภูมิมีตั้งแต่ 550 ถึง 850 ° C ซึ่งก่อให้เกิดการสลายตัวของส่วนผสมที่ติดไฟได้ทางความร้อนและการเผาไหม้
บริเวณรอบนอกแทบมองไม่เห็น ในนั้นอุณหภูมิเปลวไฟถึง 1,560 ° C ซึ่งเกิดจากลักษณะทางธรรมชาติของโมเลกุลเชื้อเพลิงและความเร็วของการเข้าของตัวออกซิไดซ์ นี่คือจุดไฟที่ร้อนแรงที่สุด
สารติดไฟภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่ต่างกัน ดังนั้น แมกนีเซียมที่เป็นโลหะจะเผาไหม้ที่อุณหภูมิ 2210 °C เท่านั้น สำหรับของแข็งหลายชนิด อุณหภูมิเปลวไฟจะอยู่ที่ประมาณ 350 องศาเซลเซียส ไม้ขีดไฟและน้ำมันก๊าดสามารถจุดไฟได้ที่ 8000°C ในขณะที่ไม้สามารถจุดไฟได้ตั้งแต่ 850°C ถึง 9500°C
บุหรี่เผาไหม้ด้วยเปลวไฟซึ่งมีอุณหภูมิแตกต่างกันตั้งแต่ 690 ถึง 790 °C และในส่วนผสมโพรเพน-บิวเทนตั้งแต่ 790 °C ถึง 1960 °C น้ำมันเบนซินติดไฟที่ 1,350 องศาเซลเซียส เปลวไฟแห่งการเผาไหม้แอลกอฮอล์มีอุณหภูมิไม่เกิน 900 ° C
