Η καύση είναι μια χημική διαδικασία ταχείας οξείδωσης που συνοδεύεται από την απελευθέρωση χαμηλής ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία, απαιτείται η παρουσία καυσίμου, οξειδωτικού και θερμότητας. Το υλικό που μπορεί να καεί και συνδυάζεται με οξυγόνο είναι γνωστό ως καύσιμο. Στη συνήθη καύση, το καύσιμο είναι μια σύνθετη ουσία, όπως οι υδρογονάνθρακες (πετρέλαιο, βενζίνη, κηροζίνη, παραφίνη κ.λπ.). Το οξυγόνο, ένα ουσιαστικό στοιχείο για τη διαδικασία και την συνέχιση της οξείδωσης, είναι γνωστό ως οξειδωτικό.
Τι είναι η καύση
Πίνακας περιεχομένων
Η καύση ορίζεται ως ταχεία χημική αντίδραση οξείδωσης, που συνοδεύεται από χαμηλή απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία, είναι απαραίτητη η παρουσία καυσίμου, οξειδωτικού και θερμότητας.
Κάθε ουσία ικανή καύσης υπό ορισμένες συνθήκες ονομάζεται καύση. Όπως και κάθε θέμα που μπορεί να κάψει ή να υποστεί ταχεία οξείδωση.
Τύποι καύσης
Η αντίδραση που δημιουργήθηκε από τα συστατικά της καύσης. Το καύσιμο υλικό και το οξειδωτικό, αποκαλύπτονται σε τρεις τύπους αντίδρασης, οι οποίοι είναι οι ακόλουθοι:
Πλήρης καύση
Αυτή η καύση αντιδρά όταν το καύσιμο υλικό οξειδώνεται πλήρως και καταναλώνεται, και τότε παράγονται άλλες οξυγονωμένες ενώσεις, όπως διοξείδιο του θείου, διοξείδιο του άνθρακα ή υδρατμοί.
Στοιχειομετρική καύση
Αυτό είναι το όνομα που δίνεται στις πλήρεις καύσεις, οι οποίες συμβαίνουν όταν το μεθάνιο μετατρέπεται σε CO2 και H2O, χρησιμοποιούν τις σωστές ποσότητες οξυγόνου για την αντίδρασή τους και που γενικά εμφανίζονται μόνο στο ελεγχόμενο περιβάλλον ενός εργαστηρίου, κάνοντας χρήση των απαιτούμενων οργάνων. Για παράδειγμα, στην περίπτωση κονιοποιημένου μεθανίου, χρησιμοποιείται το κουτάλι καύσης.
Ατελής καύση
Είναι εκείνα στα οποία οι μισές οξειδωμένες ενώσεις (που ονομάζονται επίσης άκαυτα) εμφανίζονται από αέρια καύσης, όπως μονοξείδιο του άνθρακα (CO), υδρογόνο, σωματίδια άνθρακα κ.λπ.
Διαδικασία καύσης
Το καύσιμο πρέπει να φτάσει στην ελάχιστη θερμοκρασία για να καεί, αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται σημείο ανάφλεξης ή σημείο ανάφλεξης. Τα εύφλεκτα υλικά έχουν χαμηλή θερμοκρασία φλεγμονής και εισέρχονται εύκολα σε καύση.
Εάν ο άνθρακας ή το θείο καίγονται σε ίσες ποσότητες, θα παρατηρηθεί ότι η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται από τον άνθρακα είναι μεγαλύτερη από εκείνη που απελευθερώνεται από το θείο. Αυτό σημαίνει ότι τα καύσιμα, όταν καίγονται, δεν εκπέμπουν ίση θερμότητα. Υπάρχουν μερικά που εκπέμπουν πολύ θερμική ενέργεια, ενώ άλλα λιγότερη θερμότητα.
Ως αποτέλεσμα της διαδικασίας, λαμβάνονται τα προϊόντα καύσης. Αυτά εξαρτώνται από τη φύση του καυσίμου, αλλά γενικά παράγονται υδρατμοί, διοξείδιο του άνθρακα και άνθρακας. Το γεγονός ότι σημαντικές ποσότητες ενέργειας απελευθερώνονται κατά την καύση καυσίμου δίνει σε αυτά τα υλικά ιδιαίτερη σημασία, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χρησιμότητά μας.
Οι βιομηχανίες, τα εργοστάσια και οι εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούν καύση για να αντλήσουν την ενέργεια που χρειάζονται για να λειτουργήσουν. Επί του παρόντος, οι υδρογονάνθρακες κατέχουν την πρώτη θέση μεταξύ των πηγών ενέργειας.
Προϊόντα καύσης
Καπνός
Αποτελείται από στερεά και υγρά σωματίδια αιωρούμενα στον αέρα. Με μεγέθη μεταξύ 0,005 και 0,01 χιλιοστών. Αυτό έχει ερεθιστικά αποτελέσματα στον βλεννογόνο.
Ο καπνός είναι ουσιαστικά ο πρώτος παράγοντας κινδύνου για την εμφάνιση πυρκαγιάς, προτού νιώσετε την επίδραση της αύξησης της θερμοκρασίας. Υπάρχουν τότε:
- Λευκός καπνός: καύση φυτικών προϊόντων, ζωοτροφών, ζωοτροφών κ.λπ.
- Κίτρινος καπνός: χημικές ουσίες που περιέχουν θείο, καύσιμα που περιέχουν υδροχλωρικό και νιτρικό οξύ.
- Γκρι καπνός: κυτταρινικές ενώσεις, τεχνητές ίνες κ.λπ.
- Ανοιχτό μαύρο καπνό: καουτσούκ.
- Σκούρο μαύρο καπνό: λάδι, ακρυλικές ίνες κ.λπ.
Ομοίως, ο καπνός θα αναμιχθεί με τοξικά αέρια που θα τροποποιήσουν το χρώμα του:
- Λευκός καπνός: καίγεται ελεύθερα.
- Φλόγα - Η θερμοκρασία ποικίλλει ανάλογα με παράγοντες όπως ο τύπος καυσίμου και η συγκέντρωση του οξειδωτικού.
- Θερμότητα: Η θερμότητα είναι μια δύσκολη μορφή ενέργειας, η οποία θα αυξήσει τη θερμοκρασία.
Παραδείγματα καύσης
Ένα κερί κερί: στην αρχή, η χημική αντίδραση εμφανίζεται μόνο στο κηροπήγιο. Ωστόσο, όταν η φλόγα φτάσει στο κερί, εμφανίζεται επίσης μια αντίδραση στο κερί.
Καύση ξύλου: Οι υδρογονάνθρακες στο ξύλο συνδυάζονται με οξυγόνο για να σχηματίσουν νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή είναι μια πολύ ενεργητική αντίδραση, οπότε παράγει μεγάλες ποσότητες θερμότητας και φωτός για να απελευθερώσει αυτήν την ενέργεια.
Ένα φωτισμένο ταίριασμα: Όταν ένας αγώνας τρίβεται σε μια ελαφρώς τραχιά επιφάνεια, η τριβή δημιουργεί τόσο θερμότητα στην κεφαλή του ταιριάσματος (που αποτελείται από φωσφόρο και θείο) που παράγει μια φλόγα. Αυτή είναι μια ελλιπής αντίδραση, επειδή υπάρχει κατάλοιπο από το χαρτί κηρού.
Καύση άνθρακα: όταν καίει άνθρακα, αντιδρά και μετατρέπεται από ένα στερεό σε αέριο. Σε αυτήν την αντίδραση, η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας.
Πυροτεχνήματα: όταν ανάβει πυροτέχνημα, η θερμότητα προκαλεί χημικές ουσίες σε αυτό να αντιδράσουν με οξυγόνο στην ατμόσφαιρα για να παράγουν θερμότητα και φως. Μπορεί να ειπωθεί ότι είναι μια ατελής αντίδραση.
Campfire: Οι πυρκαγιές είναι παραδείγματα του τύπου της αντίδρασης που συμβαίνει μεταξύ ξηρών φύλλων, χαρτιού, καυσόξυλου ή οποιουδήποτε άλλου υδρογονάνθρακα και ενός φορτίου θερμιδικής ενέργειας (όπως ένας φωτισμένος αγώνας ή ένας σπινθήρας που παράγεται από πέτρες).
Σόμπα αερίου - Οι σόμπες αερίου λειτουργούν με προπάνιο και βουτάνιο. Αυτά τα δύο αέρια, όταν έρχονται σε επαφή με ένα αρχικό φορτίο θερμικής ενέργειας (ένας φωσφόρος, για παράδειγμα), καίγονται. Είναι μια πλήρης αντίδραση, επειδή δεν παράγει απόβλητα, εδώ μπορεί να προκαλέσει αυθόρμητη καύση.
Δασικές πυρκαγιές: Οι δασικές πυρκαγιές είναι παραδείγματα ανεξέλεγκτων αντιδράσεων. Όπως και με τα καυσόξυλα, είναι ελλιπείς αντιδράσεις επειδή αφήνουν υπολείμματα.
Ισχυρές βάσεις και οργανική ύλη: Όσον αφορά αυτά τα υλικά όπως η καυστική σόδα, αντιδρά όταν έρχεται σε επαφή με οργανική ύλη.
Wildfires: Οι πυρκαγιές είναι αυθόρμητες φλόγες που παράγονται σε βάλτους με υψηλή περιεκτικότητα σε αποσύνθεση οργανικής ύλης.
Καύσιμα σε κινητήρες: ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται σε αυτοκίνητα που μεταφέρουν υδρογονάνθρακες για να λειτουργούν εντός του θαλάμου καύσης, ενώ η βενζίνη είναι ένα από τα κύρια συστατικά της εσωτερικής αντίδρασης.
Καύση μεθανόλης: Επίσης γνωστή ως μεθυλική αλκοόλη, είναι ένα παράδειγμα τέλειας αντίδρασης, επειδή δεν παράγει τίποτα άλλο εκτός από νερό και διοξείδιο του άνθρακα.
Καύση μεταλλικού μαγνησίου: Αυτό είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης κατά την οποία απελευθερώνεται ούτε νερό ούτε διοξείδιο του άνθρακα. Σε αυτήν την περίπτωση, το προϊόν είναι οξείδιο του μαγνησίου. Είναι μια ατελής καύση καθώς παράγει οξείδιο του μαγνησίου.
Εκρηκτικά - Τα εκρηκτικά, όπως η πυρίτιδα και η νιτρογλυκερίνη, δημιουργούν την αντίδραση καύσης και συμβαίνουν σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχουν αδύναμα και ισχυρά εκρηκτικά.
Gunpowder - Το Gunpowder είναι ένα αδύναμο εκρηκτικό. Σε περίπτωση ασθενών εκρηκτικών, πρέπει να τοποθετούνται σε περιορισμένους χώρους (όπως ένα δωμάτιο με όπλο) για να λειτουργήσουν.
Εικόνες καύσης
Στη συνέχεια, θα σας δείξουμε μερικές εικόνες καύσης και τα διαφορετικά αποτελέσματα που λαμβάνονται σε κάθε μία από αυτές:
Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την καύση
Πώς συμβαίνει η καύση;
Εμφανίζεται μέσω μιας ταχείας χημικής αντίδρασης οξείδωσης που συνοδεύεται από χαμηλή απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία, είναι απαραίτητη η παρουσία καυσίμου, οξειδωτικού και θερμότητας.
Σε τι χρησιμεύει η καύση;
Χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευές που βοηθούν τη μετακίνηση ατόμων από το ένα μέρος στο άλλο (αυτοκίνητα, λεωφορεία, αεροπλάνα, σκάφη κ.λπ.). Με τον ίδιο τρόπο, χρησιμοποιείται επίσης σε σπίτια για την εκπλήρωση πολλαπλών λειτουργιών, όπως σε σόμπες αερίου ή σε σόμπες βενζίνης για το μαγείρεμα φαγητού, σε κεριά που μερικές φορές χρησιμοποιούνται για το φωτισμό κ.λπ.
Τι είναι η ζωντανή καύση;
Είναι εκείνοι που καταναλώνουν καύσιμα με τον πιο βίαιο τρόπο και, εκτός από τον υψηλό ρυθμό θερμότητας, παράγουν φως. Για παράδειγμα ένα αναμμένο κερί, ένα σπίρτο ή μια φωτιά.
Τι χρειάζεται για να συμβεί καύση;
Για να παραγάγετε μια χημική αντίδραση χρειάζεστε ένα καύσιμο, ένα οξειδωτικό και φτάσετε στη λεγόμενη θερμοκρασία ανάφλεξης, δηλαδή, χρειάζεστε ένα στοιχείο που καίει (καύσιμο) και ένα άλλο που παράγει μια αντίδραση (οξειδωτικό) και γενικά οξυγόνο με τη μορφή αερίου O2.
Ποιες είναι οι αντιδράσεις της καύσης;
Η χημική αντίδραση απελευθερώνει μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας (θερμική ενέργεια) που, κατά συνέπεια, οδηγεί σε διαστολή αερίων (διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμοί) δημιουργώντας μια φλόγα, η οποία είναι η πυρακτωμένη αέρια μάζα που αντανακλά τη θερμότητα και φως, και έρχεται σε επαφή με την καύσιμη ουσία.
