Vrste goriva. Zgorevanje goriva- eden najpogostejših virov energije, ki ga uporablja človek.

Več jih je vrste goriva po agregatnem stanju: trdno gorivo, tekoče gorivo in plinasto gorivo. V skladu s tem lahko navedemo primere: trdno gorivo je koks, premog, tekoče gorivo je nafta in njeni proizvodi (kerozin, bencin, olje, kurilno olje, plinasto gorivo so plini (metan, propan, butan itd.)

Faza gorenja s plamenom zagotavlja dvakrat več toplote kot faza precesivnega zgorevanja. Danes obstajajo izdelki, zaradi katerih je toplotna emisija skozi čas zelo enakomerna in enakomerna! Zahvaljujoč tehničnim raziskavam in poskusom je jasno, da so lahko ostanki hlapov, ki nastanejo pri sežiganju lesa, rekombinantni in ustvarjajo še vedno dobro količino toplote. Poleg njihovega naknadnega zgorevanja nastajajo manj onesnažujoče pare in doseže se občutno zmanjšanje količine izpusta ogljikovega monoksida.

Te peči so opremljene tudi s pirometrom za spremljanje trendov zgorevanja. To je merilna naprava, to je "termometer temperature zgorevanja". Morda bi bilo koristno prilagoditi in vzdrževati temperaturo zgorevanja. Pogosto se pirometer uporablja za dimni kanal. Običajno odgovorimo v nekaj urah! Zgorevanje je kemična reakcija, ki vključuje oksidacijo goriva z motorjem z notranjim zgorevanjem, pri čemer se sprošča toplota in elektromagnetno sevanje, pogosto vključno s sijem.

Pomemben parameter vsake vrste goriva je njegov kalorična vrednost, ki v mnogih primerih določa smer porabe goriva.

Kalorična vrednost- to je količina toplote, ki se sprosti med zgorevanjem 1 kg (ali 1 m 3) goriva pri tlaku 101,325 kPa in 0 0 C, to je v normalnih pogojih. kalorična vrednost Izraženo v enotah kJ/kg (kilodžul na kg). seveda, različne vrste

"Ognjeni obroč" je sestavljen iz treh elementov, ki so potrebni za potek reakcije zgorevanja. Delno vzbujanje je kisik v zraku, vendar lahko tudi druge snovi delujejo kot oksidanti; sprožilec: reakcija med gorivom in akumulatorjem ni spontana, ampak je povezana z zunanjim sprožilcem. Sprožilec je aktivacijska energija, ki je potrebna, da molekule reaktanta začnejo reakcijo in jo je treba zagotoviti od zunaj. Nato energija, ki se sprosti pri sami reakciji, omogoča samooskrbo brez dodatnih zunanjih stroškov energije.

• Gorivo: To je snov, ki med zgorevanjem oksidira.
• Sprožilec je lahko na primer vir toplote ali iskra.

Če eden od elementov trikotnika manjka, se ogenj ne razvije in ne ugasne.

Rjavi premog - 25550 Črni premog - 33920 Šota - 23900

• kerozin - 35000
• drevo - 18850
• bencin - 46000
• metan - 50000

Razvidno je, da ima metan iz zgoraj naštetih goriv največjo kurilno vrednost.

Ugašanje ognja je pravzaprav možno z odvzemom goriva, zadušitvijo ali ohladitvijo oz. Kot smo že navedli, zgorevanje zahteva hkratno prisotnost goriva, kumulata in temperature nad določenim pragom. Vendar pa je nujno, da je razmerje med gorivom in zgorevanjem v določenih mejah, znanih kot meje vnetljivosti. Meje vnetljivosti za plinasta goriva so izražene kot odstotek volumna goriva v mešanici vnetljivega zraka. Razlikujejo se po spodnji in zgornji meji vnetljivosti.

Da dobimo toploto, ki jo vsebuje gorivo, ga moramo segreti na temperaturo vžiga in seveda ob prisotnosti zadostne količine kisika.

Med kemijsko reakcijo – zgorevanjem – se sprosti velika količina toplote. Kako gori premog. Premog se segreva in segreva pod vplivom kisika, pri čemer nastaja ogljikov monoksid (IV), to je CO 2 (oz. ogljikov dioksid

Spodnja meja vnetljivosti je najmanjša koncentracija goriva v mešanici vnetljivega zraka, ki omogoča, da slednja reagira, če se sproži, kar povzroči plamen, ki se lahko razširi po mešanici. Zgornja meja vnetljivosti je najvišja koncentracija goriva, pri kateri zgorevanje, to je zrak, ni dovolj za nastanek plamena, ki se lahko širi po mešanici.

Če se vnetljiv plin ali para razredči s presežnim zrakom, toplota, ki nastane pri vžigu, ne zadošča za dvig temperature sosednjih sosednjih plasti do točke vžiga. Plamen se morda ne bo razširil po mešanici, vendar bo ugasnil. Če je v mešanici odvečna količina goriva, bo delovalo kot razredčilo in zmanjšalo količino toplote, ki je na voljo sosednjim plastem plasti, da se prepreči širjenje plamena.

Verjetno ste se že kdaj vprašali, kaj je temperatura plamena?! Vsi vedo, da je na primer za izvedbo nekaterih kemičnih reakcij potrebno segreti reagente. Za te namene se v laboratorijih uporablja plinski gorilnik na zemeljski plin, ki ima odlične lastnosti kalorična vrednost. Pri zgorevanju goriva - plin kemična energija gorenje se spremeni v toplotna energija. Za plinski gorilnik lahko plamen prikažemo na naslednji način:

Za pospešitev zgorevanja se lahko uporabi turbulenca, ki poveča zgorevanje med zgorevanjem in zgorevanjem, kar pospeši zgorevanje. Hitrost gorenja je mogoče povečati tudi z razprševanjem goriva in mešanjem z zrakom, da se poveča kontaktna površina med zgorevanjem in zgorevanjem; kjer je potreben zelo hiter razvoj energije, na primer v raketnem motorju, je treba bojni element vgraditi neposredno v pogonsko gorivo med njegovo pripravo.

Samovžig je spontano vnetje snovi, ki nastane brez uporabe zunanji viri toplota. Do samovžiga lahko pride, ko so velike količine vnetljivih materialov, kot sta premog ali seno, shranjene v prostoru, kjer je malo kroženja zraka. V tem primeru se lahko razvijejo kemične reakcije, kot sta oksidacija in fermentacija, ki ustvarjajo toploto.

Najvišja točka plamena je eno najbolj vročih mest v plamenu. Temperatura na tej točki je približno 1540 0 C - 1550 0 C

Malo nižje (približno 1/4 dela) - v sredini plamena - najbolj vroče območje 1560 0 C

Med procesom zgorevanja nastane plamen, katerega strukturo določajo reagirajoče snovi. Njegova struktura je razdeljena na območja, odvisno od temperaturnih indikatorjev.

Ujeta toplota poveča hitrost razvoja novih kemične reakcije, z nadaljnjim sproščanjem toplote, kar omogoča, da se vnetljiv material segreje, da ustvari spontani plamen. Produkti zgorevanja so odvisni od narave goriva in reakcijskih pogojev.

Trdno gorivo: zlasti les

Ogljikov dioksid: je plin, ki nastane pri izgorevanju in je pri koncentracijah do 10 % zadušljiv in smrtonosen, če ga vdihavamo več kot nekaj minut; Ogljikov monoksid: je strupen plin, ki nastaja pri gorenju, v zaprtih okoljih koncentracija 1 % zadostuje, da povzroči kolaps in smrt v nekaj minutah. Trdna goriva so najpogostejša in se najdlje uporabljajo. Med najstarejšimi in najbolj znanimi gorivi so: les.

Opredelitev

Plamen se nanaša na pline v vroči obliki, v katerih so plazemske komponente ali snovi prisotne v trdni razpršeni obliki. V njih se izvajajo fizikalne in kemične transformacije, ki jih spremlja sijaj, sproščanje toplotne energije in segrevanje.

Prisotnost ionskih in radikalnih delcev v plinastem mediju označuje njegovo električno prevodnost in posebno obnašanje v elektromagnetnem polju.

Les je sestavljen iz celuloze, lignina, sladkorjev, smol, smol in različnih mineralov, ki ob koncu zgorevanja povzročijo nastanek pepela. Enake lastnosti imajo vse snovi, pridobljene iz lesa, kot so papir, lan, juta, konoplja, bombaž itd.

Vnetljivost vseh teh snovi je mogoče spremeniti zaradi posebnih obdelav. Les lahko gori z večjim ali manjšim plamenom ali celo plamenom ali karbonatom, odvisno od pogojev, v katerih pride do gorenja. Pomembna lastnost lesa je kos, definiran kot razmerje med prostornino lesa in njegovo zunanjo površino. Če ima gorivo veliko maso, to pomeni, da so njegove kontaktne površine z zrakom razmeroma slabe, prav tako pa ima veliko maso za odvajanje toplote, ki jo daje.

Kaj so plameni

To je običajno ime za procese, povezane z izgorevanjem. V primerjavi z zrakom je gostota plina manjša, vendar visoke temperature povzročajo dvig plina. Tako nastanejo plameni, ki so lahko dolgi ali kratki. Pogosto je gladek prehod iz ene oblike v drugo.

Plamen: struktura in struktura

Za določitev videza opisanega pojava je dovolj, da prižgemo nesvetleči plamen, ki se ne more imenovati homogen. Vizualno lahko ločimo tri glavna področja. Mimogrede, preučevanje strukture plamena kaže, da različne snovi gorijo s tvorbo različnih vrst bakel.

V praksi bo majhen kos lesa zlahka deloval tudi z viri relativno nizke temperature, medtem ko bo dokaj velik kos lesa veliko težje vžgati. Na splošno je tako pri trdnih gorivih kot pri tekočih gorivih, ko je gorivo razdeljeno na majhne delce, količina vnesene toplote veliko manjša kot pri manjših delcih, ko temperatura naravno doseže vžig. Zato lahko les, ki ga v velikih dimenzijah štejemo za komaj uporaben material, če ga razdelimo na žagovino ali celo prah, povzroči celo eksplozijo.

Pri zgorevanju mešanice plina in zraka najprej nastane kratka bakla, katere barva ima modre in vijolične odtenke. V njem je vidno jedro - zeleno-modro, ki spominja na stožec. Razmislimo o tem plamenu. Njegova struktura je razdeljena na tri cone:

1. Določeno je pripravljalno območje, v katerem se mešanica plina in zraka segreva, ko izstopa iz odprtine gorilnika.
2. Sledi cona, v kateri poteka zgorevanje. Zaseda vrh stožca.
3. Pri premajhnem pretoku zraka plin ne zgori v celoti. Sprostijo se ostanki ogljikovega dvovalentnega oksida in vodika. Njihovo zgorevanje poteka v tretjem območju, kjer je dostop kisika.

Zdaj bomo ločeno obravnavali različne procese zgorevanja.

Za njegovo trdno gorivo je njegova razdelitev bistvena. Veliko rezilo ima majhno nevarnost požara, vendar je z majhnim kosom istega materiala zelo nevarno. Opozoriti je treba, da pri materialih velikega obsega ni pomembno le dejstvo, da ima vir toplote visoko temperaturo, ampak tudi čas izpostavljenosti vira toplote.

Nizka prevodnost lesa povzroči zmanjšanje stopnje zgorevanja. Kot je razvidno, les ohrani svoje lastnosti goriva tudi, če je namenjen za druge namene, kar je treba upoštevati pri razvoju protipožarnih ukrepov za stavbe. Tekoča goriva sodijo med goriva, ki imajo največjo kurilno vrednost na prostorninsko enoto. Uporabljajo se tako v motorjih kot v ogrevalnih sistemih. Zgorevanje v motorjih je še posebej pomembno pri mešanju z zrakom, kar se imenuje karburator.

Goreča sveča

Gorenje sveče je podobno gorenju vžigalice ali vžigalnika. In struktura plamena sveče je podobna toku vročega plina, ki ga vzgonske sile vlečejo navzgor. Postopek se začne s segrevanjem stenja, čemur sledi izhlapevanje voska.

Najnižja cona, ki se nahaja znotraj in ob niti, se imenuje prva regija. Ima rahel sijaj modra zaradi velika količina gorivo, vendar majhen volumen kisikove mešanice. Tu pride do procesa nepopolnega zgorevanja snovi, ki se sproščajo in nato oksidirajo.

Gorivo pomešano z zrakom je lahko v obliki drobnih kapljic tekočine ali v obliki hlapov. Na splošno so vsa tekoča goriva v ravnovesju s svojimi hlapi, ki se razvijajo različno glede na tlačne in temperaturne pogoje, na površini, ki ločuje tekočino in medij, ki jo prekriva.

V vnetljivih tekočinah pride do gorenja, ko se tekoči hlapi, pomešani s kisikom v zraku v koncentracijah znotraj območja vnetljivosti, primerno sprožijo na določeno površino. Zato mora vnetljiva tekočina za gorenje v prisotnosti sprožilca preiti iz tekočega stanja v stanje pare.

Prvo območje je obdano s svetlečo drugo lupino, ki označuje strukturo plamena sveče. Vanj pride večja količina kisika, kar povzroči nadaljevanje oksidativna reakcija ki vključuje molekule goriva. Temperature bodo tukaj višje kot v temnem območju, a ne zadostne za končno razgradnjo. V prvih dveh območjih, ko se kapljice nezgorelega goriva in delcev premoga močno segrejejo, se pojavi svetlobni učinek.

Indikator večje ali manjše vnetljivosti tekočine je temperatura vnetljivosti, po kateri se tekoče gorivo katalizira. Drugi parametri, ki označujejo tekoča goriva, so vnetljivost in vnetljivost, meje vnetljivosti, viskoznost in gostota hlapov.

Nižja kot je temperatura vnetljivosti, večja je verjetnost, da se hlapi ustvarijo v zadostnih količinah za vžig. Posebej nevarne so tiste tekočine, ki imajo vnetljivo točko pod temperaturo okolju, saj lahko tudi brez ogrevanja povzročijo požar.

Drugo območje je obdano s slabo vidno lupino z visokimi temperaturnimi vrednostmi. Vanj vstopi veliko molekul kisika, kar prispeva k popolnemu zgorevanju delcev goriva. Po oksidaciji snovi svetlobni učinek v tretjem območju ni opazen.

Shematska ilustracija

Zaradi jasnosti vam predstavljamo podobo goreče sveče. Plamenski krog vključuje:

Vendar pa je med dvema vnetljivima tekočinama, saj je temperatura vnetljivosti nižja od temperature okolja, bolje uporabiti višjo temperaturo vnetljivosti, saj bo pri sobni temperaturi sproščala manj vnetljivih hlapov, kar zmanjša možnost nastanka zmesi zrak-hlapi. v območju vnetljivosti.

Predstavljeni so nadaljnji negativni elementi v zvezi z nevarnostjo požara. Nizka temperatura vžig goriva, kar pomeni manj aktivacijske energije za začetek gorenja; saj je obseg mešanja pare in zraka večji, zaradi česar je možen nastanek in širjenje požara. Moral bi biti noter v zadnjem času upoštevajte gostoto vnetljivih hlapov, definirano kot maso na enoto prostornine hlapov goriva.

1. Prvo ali temno območje.
2. Drugo svetlobno območje.
3. Tretja prozorna lupina.

Nit sveče ne gori, ampak pride samo do zoglenitve upognjenega konca.

Goreča alkoholna svetilka

Za kemijske poskuse se pogosto uporabljajo majhne posode z alkoholom. Imenujejo se alkoholne svetilke. Stenj gorilnika je namočen s tekočim gorivom, ki se vlije skozi luknjo. To olajša kapilarni tlak. Ko je dosežen prosti vrh stenja, začne alkohol izhlapevati. V parnem stanju se vžge in gori pri temperaturi največ 900 °C.

Najnevarnejša goriva so najtežja v zraku, ker se ob odsotnosti ali pomanjkanju prezračevanja nagibajo k kopičenju in stagnaciji v nižjih delih okolja, zaradi česar so vnetljive mešanice lažje.

Umetna tekoča goriva so majhna in nepomembna, veliko pomembnejši pa je razred naravnih tekočih goriv, ​​v katerega sodi nafta. Olje ni ena sama snov, ampak zmes, ki jo tvori predvsem veliko število ogljikovodikov z zelo različnimi kemičnimi in fizikalne lastnosti. Različne vrste olja so lahko prisotne tudi v snoveh, ki niso ogljikovodiki, kot so žveplove spojine, ki so eden glavnih vzrokov za onesnaženje z žveplovim dioksidom v velikih mestih.

Plamen alkoholne svetilke ima normalno obliko, je skoraj brezbarven, z rahlim modrim odtenkom. Njene cone niso tako jasno vidne kot tiste pri sveči.

Poimenovan po znanstveniku Barthelu, se začetek ognja nahaja nad mrežo gorilnika. To poglabljanje plamena vodi do zmanjšanja notranjega temnega stožca in srednji del, ki velja za najbolj vročega, izstopa iz luknje.

Barvna značilnost

Emisije različnih barv plamena povzročajo elektronski prehodi. Imenujejo se tudi termični. Tako kot posledica zgorevanja ogljikovodikove komponente v zraku nastane modri plamen zaradi sproščanja spojine H-C. In z obsevanjem delci C-C, se bakla obarva oranžno rdeče.

Težko je upoštevati strukturo plamena, katerega kemija vključuje spojine vode, ogljikovega dioksida in ogljikovega monoksida ter vez OH. Njegovi jeziki so praktično brezbarvni, saj zgornji delci, ko sežgejo, oddajajo sevanje v ultravijoličnem in infrardečem spektru.

Barva plamena je medsebojno povezana s temperaturnimi indikatorji, s prisotnostjo ionskih delcev v njem, ki pripadajo določeni emisiji oz. optični spekter. Tako zgorevanje določenih elementov vodi do sprememb v gorilniku. Razlike v barvi bakle so povezane z razporeditvijo elementov v različnih skupinah periodnega sistema.

Požar se pregleda s spektroskopom na prisotnost sevanja v vidnem spektru. Hkrati je bilo ugotovljeno, da preproste snovi iz splošne podskupine imajo tudi podobno barvo plamena. Zaradi jasnosti se kot test za to kovino uporablja zgorevanje natrija. Ko jih prinesemo v plamen, se jeziki obarvajo svetlo rumeno. Na podlagi barvne značilnosti poudari natrijevo črto v emisijskem spektru.

Zanj je značilna lastnost hitrega vzbujanja svetlobnega sevanja iz atomskih delcev. Ko se nehlapne spojine takšnih elementov vnesejo v ogenj Bunsenovega gorilnika, ta postane obarvan.

Spektroskopski pregled pokaže značilne črte v predelu, ki ga vidi človeško oko. Hitrost vzbujanja svetlobnega sevanja in preprosta spektralna struktura sta tesno povezani z visokimi elektropozitivnimi lastnostmi teh kovin.

Značilno

Klasifikacija plamena temelji na naslednjih značilnostih:

• agregatno stanje gorečih spojin. Na voljo so v plinasti, zračni, trdni in tekoči obliki;
• vrsta sevanja, ki je lahko brezbarvno, svetleče in barvno;
• hitrost distribucije. Obstaja hitro in počasno širjenje;
• višina plamena. Struktura je lahko kratka ali dolga;
• narava gibanja reakcijskih mešanic. Obstajajo pulzirajoče, laminarno, turbulentno gibanje;
• vizualna percepcija. Snovi gorijo s sproščanjem dimljenega, obarvanega ali prozornega plamena;
• indikator temperature. Plamen je lahko nizke temperature, hladne ali visoke temperature.
• stanje faze goriva - oksidacijskega reagenta.

Zgorevanje nastane kot posledica difuzije ali predhodnega mešanja aktivnih komponent.

Oksidativno in redukcijsko območje

Postopek oksidacije poteka v komaj opaznem območju. Je najbolj vroča in se nahaja na vrhu. V njem so delci goriva podvrženi popolnemu zgorevanju. Prisotnost presežka kisika in pomanjkanja gorljivega vodi do intenzivnega procesa oksidacije. To funkcijo je treba uporabiti pri segrevanju predmetov nad gorilnikom. Zato je snov potopljena v zgornji del plamena. To zgorevanje poteka veliko hitreje.

Reakcije redukcije potekajo v osrednjem in spodnjem delu plamena. Vsebuje veliko zalogo vnetljivih snovi in ​​majhno količino molekul O 2, ki izvajajo gorenje. Ko se v ta področja vnesejo spojine, ki vsebujejo kisik, se element O odstrani.

Kot primer redukcijskega plamena se uporablja postopek cepitve železovega sulfata. Če pride FeSO 4 v osrednji del gorilnika, se najprej segreje, nato pa razpade na železov oksid, anhidrid in žveplov dioksid. Pri tej reakciji opazimo redukcijo S z nabojem od +6 do +4.

Varilni plamen

Ta vrsta požara nastane kot posledica zgorevanja mešanice plina ali tekoče pare s kisikom iz čistega zraka.

Primer je nastanek plamena oksiacetilena. Razlikuje:

• jedrna cona;
• srednje okrevanje območje;
• flare extreme zone.

Tako zgori veliko mešanic plina in kisika. Razlike v razmerju med acetilenom in oksidantom povzročijo različne vrste plamena. Lahko je normalne, karburizirajoče (acetilenske) in oksidativne strukture.

Teoretično lahko proces nepopolnega zgorevanja acetilena v čistem kisiku označimo z naslednjo enačbo: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (za reakcijo je potreben en mol O 2).

Nastala molekularna vodik in ogljikov monoksid reagirata s kisikom v zraku. Končna produkta sta voda in štirivalentni ogljikov oksid. Enačba je videti takole: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Ta reakcija zahteva 1,5 mola kisika. Pri seštevanju O 2 se izkaže, da se na 1 mol HCCH porabi 2,5 mola. In ker je v praksi težko najti idealno čist kisik (pogosto je rahlo onesnažen z nečistočami), bo razmerje med O 2 in HCCH 1,10 do 1,20.

Ko je razmerje med kisikom in acetilenom manjše od 1,10, pride do naogljičenega plamena. Njegova struktura ima povečano jedro, njeni obrisi postanejo zamegljeni. Saje se iz takega ognja sproščajo zaradi pomanjkanja molekul kisika.

Če je plinsko razmerje večje od 1,20, dobimo oksidacijski plamen s presežkom kisika. Njegove presežne molekule uničijo atome železa in druge komponente jeklenega gorilnika. V takem plamenu se jedrni del skrajša in ima konice.

Indikatorji temperature

Vsako požarno območje sveče ali gorilnika ima svoje vrednosti, ki jih določa dobava molekul kisika. Temperatura odprtega ognja v njegovih različnih delih se giblje od 300 °C do 1600 °C.

Primer je difuzijski in laminarni plamen, ki ga tvorijo tri lupine. Njegov stožec je sestavljen iz temnega območja s temperaturo do 360 °C in pomanjkanjem oksidativnih snovi. Nad njim je območje žarenja. Njegova temperatura se giblje od 550 do 850 °C, kar pospešuje termično razgradnjo gorljive mešanice in njeno zgorevanje.

Zunanji del je komaj opazen. V njem temperatura plamena doseže 1560 °C, kar je posledica naravne lastnosti molekule goriva in hitrost vstopa oksidanta. Tam je zgorevanje najbolj energično.

Snovi se vžgejo pri različnih temperaturnih pogojih. Torej, kovinski magnezij gori šele pri 2210 °C. Za mnoge trdne snovi temperatura plamena je približno 350 °C. Vžigalice in kerozin se lahko vnamejo pri 800 °C, les pa od 850 °C do 950 °C.

Cigareta gori s plamenom, katerega temperatura se giblje od 690 do 790 °C, v mešanici propan-butana pa od 790 °C do 1960 °C. Bencin se vname pri 1350 °C. Plamen zgorevanja alkohola ima temperaturo največ 900 °C.

O.S.GABRIELJAN,
I.G. OSTROUMOV,
A.K.AHLEBININ

ZAČNITE S KEMIJO

7. razred

Nadaljevanje. Glej začetek v št. 1/2006

§ 2. Opazovanje in poskus kot metodi
študij znanosti in kemije

Človek pridobiva znanje o naravi s tako pomembno metodo, kot je opazovanje.

Opazovanje- to je koncentracija pozornosti na spoznavne predmete z namenom njihovega preučevanja.

Človek s pomočjo opazovanja zbira informacije o svetu okoli sebe, jih sistematizira in išče. vzorcev v teh informacijah.

Naslednji pomemben korak je iskanje razlogov, ki pojasnjujejo najdene vzorce.

Da bi bilo opazovanje plodno, morajo biti izpolnjeni številni pogoji.

1. Jasno je treba opredeliti predmet opazovanja, na kaj bo pritegnila pozornost opazovalca - določena snov, njene lastnosti ali pretvorba nekaterih snovi v druge, pogoji za izvajanje teh transformacij itd.

2. Opazovalec mora vedeti, zakaj izvaja opazovanje, t.j. jasno oblikovati namen opazovanja. 3. Da bi dosegli svoj cilj, lahko sestavite načrt opazovanja. In za to je bolje narediti predpostavko o tem, kako se bo opazovani pojav zgodil, tj. postaviti naprej hipoteza . Prevedeno iz grščine "hipoteza" (

hipo"teza

) pomeni "ugibati". Hipotezo lahko postavimo tudi kot rezultat opazovanja, tj. ko pride do nekega rezultata, ki ga je treba pojasniti. Znanstveno opazovanje se razlikuje od opazovanja v vsakdanjem pomenu besede. Znanstveno opazovanje se praviloma izvaja v strogo nadzorovanih pogojih, ki se na željo opazovalca lahko spremenijo. Najpogosteje se takšno opazovanje izvaja v posebnem prostoru - laboratoriju (slika 6)..

Opazovanje, ki se izvaja pod strogo nadzorovanimi pogoji, se imenuje poskus Beseda "eksperiment" ( eksperimentum.

) je latinskega izvora in se v ruščino prevaja kot "izkušnja", "test". Poskus vam omogoča, da potrdite ali ovržete hipotezo, ki se je porodila z opazovanjem. Takole je formulirana

Prižgite svečo in natančno preglejte plamen. 1 Opazili boste, da ni enakomerne barve. Plamen ima tri cone (slika 7). Temna cona 2 ki se nahaja na dnu plamena. To je najhladnejše območje v primerjavi z drugimi. Temno območje je obdano z najsvetlejšim delom plamena 3 .

. Temperatura je tukaj višja kot v temnem območju, vendar je najvišja temperatura v zgornjem delu plamena Da se prepričam o tem različne cone 2 plameni imajo različne temperature, lahko izvedete tak poskus. Postavite drobec (ali vžigalico) v plamen, tako da prečka vse tri cone. Videli boste, da je drobec bolj zoglenel tam, kjer zadene območja 3 in

. To pomeni, da je plamen tam bolj vroč.

Postavlja se vprašanje: ali bo imel plamen alkoholne svetilke ali suhega goriva enako zgradbo kot plamen sveče? Odgovor na to vprašanje sta lahko dve predpostavki – hipotezi: 1) zgradba plamena bo enaka plamenu sveče, ker temelji na istem procesu zgorevanja; 2) struktura plamena bo drugačna, ker nastane kot posledica zgorevanja različnih snovi. Da bi potrdili ali ovrgli to ali ono hipotezo, se obrnemo na eksperiment - izvedimo poskus.

Z vžigalico ali drobcem preučimo zgradbo plamena alkoholne svetilke (z zgradbo tega grelnika se boste seznanili med praktičnim delom) in suhega goriva.

Kljub temu, da se plameni v vsakem primeru razlikujejo po obliki, velikosti in celo barvi, imajo vsi enako strukturo - enake tri cone: notranja temna (najhladnejša), srednja svetleča (vroča) in zunanja brezbarvna (najbolj vroča) .

Zato je lahko sklep iz poskusa trditev, da je zgradba katerega koli plamena enaka. Praktični pomen tega sklepa je naslednji: da bi kateri koli predmet segreli v plamenu, ga je treba prinesti na najbolj vroče mesto, tj. na zgornji del plamena.

Običajno je, da se poskusi dokumentirajo v posebnem dnevniku, ki se imenuje laboratorijski dnevnik. Za to je primeren navaden zvezek, vendar vpisi v njem niso čisto običajni. Zabeleženi so datum poskusa, njegovo ime, potek poskusa pa je pogosto predstavljen v obliki tabele.

Poskusite opisati poskus za preučevanje zgradbe plamena na ta način.

Veliki Leonardo da Vinci je rekel, da so znanosti, ki niso nastale iz eksperimenta, te osnove vsega znanja, neuporabne in polne napak. Vse– eksperimentalne znanosti. In za postavitev poskusa je pogosto potrebna posebna oprema. Na primer, v biologiji se pogosto uporabljajo optični instrumenti, ki omogočajo večkratno povečavo slike opazovanega predmeta: povečevalno steklo, povečevalno steklo, mikroskop. Fizika pri študiju električna vezja uporabljati instrumente za merjenje napetosti, toka in električnega upora. Geografi imajo posebne instrumente - od najpreprostejših (na primer kompas, vremenski baloni) do edinstvenih vesoljskih orbitalnih postaj in raziskovalnih plovil.

Kemiki pri svojih raziskavah uporabljajo tudi posebno opremo. Najenostavnejši med njimi je na primer že znana grelna naprava, alkoholna svetilka in različne kemične posode, v katerih se izvajajo in preučujejo transformacije snovi, tj. kemijske reakcije (slika 8).

riž. 8. Laboratorijska kemična steklena posoda in opremo

Pravilno pravijo, da je bolje enkrat videti kot stokrat slišati. Ali še bolje, držite ga v rokah in se ga naučite uporabljati.

1. Zato se bo vaše prvo spoznavanje kemične opreme zgodilo med praktičnim delom, ki vas čaka v naslednji lekciji.
2. Kaj je opazovanje? Kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da je opazovanje učinkovito?
3. Kakšna je razlika med hipotezo in zaključkom?
4. Kaj je poskus?
5. Kakšna je zgradba plamena?
6. Kako naj poteka ogrevanje?
7. Kakšno laboratorijsko opremo ste uporabljali pri študiju biologije in geografije?

Kakšna laboratorijska oprema se uporablja pri študiju kemije?
Praktično delo št. 1.
Seznanitev z laboratorijsko opremo.

Varnostni predpisi

Večina kemijskih poskusov se izvaja v steklenih posodah. Steklo je prozorno in lahko opazujete, kaj se dogaja s snovmi. V nekaterih primerih se steklo zamenja s prozorno plastiko, vendar se takšne posode, za razliko od stekla, ne segrejejo.

Bučk z okroglim dnom (slika 14) ni mogoče postaviti na mizo; pritrjene so na kovinska stojala - stojala (slika 15) - s pomočjo krempljev. Noge, kot tudi kovinski obroči, so pritrjeni na stojalo s posebnimi sponkami.

V bučkah z okroglim dnom je priročno pridobivati ​​kakršne koli snovi, na primer pline. Za zbiranje nastalih plinov uporabite bučko z izpustom (imenuje se Wurtzeva bučka (slika 16)) ali epruveto z izstopno cevjo za plin. Če je treba nastale plinaste snovi ohladiti in kondenzirati v tekočino, uporabimo stekleni hladilnik (slika 17). Ohlajeni plini se premikajo skozi njegovo notranjo cev in se pod vplivom spremenijo v tekočino hladno vodo

, ki teče po “plašču” hladilnika v nasprotni smeri.

Stožčasti lijaki (slika 18) se uporabljajo za prelivanje tekočin iz ene posode v drugo, nepogrešljivi pa so tudi pri filtriranju. Verjetno veste, da je filtracija proces ločevanja tekočine od trdnih delcev.

Posodo z debelimi stenami, podobno globokemu krožniku, imenujemo kristalizator (slika 20). Zaradi velike površine raztopine, ki se vlije v kristalizator, topilo hitro izhlapi in raztopljena snov se sprosti v obliki kristalov. Kristalizatorja v nobenem primeru ne smete segrevati: njegove stene se zdijo le močne, v resnici pa bodo pri segrevanju zagotovo počile.

Pri izvajanju kemijskega poskusa morate pogosto izmeriti zahtevano prostornino tekočine. Najpogosteje se za to uporabljajo graduirani cilindri (slika 21). Poleg steklovine v šol kemijski laboratorij Obstajajo porcelanaste posode. Zmeljemo v terilniku (slika 22) kristalne snovi

. Steklenina ni primerna za to: pritisk pestiča bo takoj počil.

Da bi se izognili težavam in poškodbam, je treba vsak predmet uporabljati strogo za predvideni namen in vedeti, kako z njim ravnati.

Kemična soba se od drugih prostorov razlikuje po tem, da ima dimno napo (slika 24). Mnoge snovi imajo močan, neprijeten vonj, njihovi hlapi pa zdravju niso neškodljivi. S takšnimi snovmi ravnamo v dimni napi, iz katere plinaste snovi tečejo neposredno na ulico.

Steklenico z reagentom je treba vzeti tako, da je nalepka na dlani. To se naredi tako, da naključne kapljice ne pokvarijo napisa.

nekaj kemikalije so strupene, obstajajo reagenti, ki razjedajo kožo, številne snovi so vnetljive. Na to opozarjajo posebni znaki na etiketah (slika 26, glej str. 7).

Ne začnite s poskusom, če ne veste natančno, kaj in kako narediti. Delati morate strogo po navodilih in samo s tistimi snovmi, ki so potrebne za poskus.

Pripravite se delovnem mestu, racionalno postavite reagente, posode in pripomočke, tako da vam ni treba segati po mizi in z rokavom premetavati bučk in epruvet. Mize ne zasipajte z ničemer, kar ni potrebno za poskus.

Poskuse je treba izvajati samo v čistih posodah, kar pomeni, da jih je treba po delu temeljito oprati.

Hkrati si umijte roke.

Vse manipulacije je treba izvesti nad mizo.

Vonj snovi ugotavljamo tako, da posode ne približamo obrazu, temveč z roko potiskamo zrak od odprtine posode do nosu (slika 27).

Nobene snovi ni mogoče okusiti!

Odvečnega reagenta nikoli ne zlijte nazaj v steklenico. Za to uporabite posebno odpadno steklo. Prav tako je nezaželeno zbiranje razlitih trdnih snovi nazaj, zlasti z rokami.

Če se po nesreči opečete, urežete ali razlijete reagent po mizi, rokah ali oblačilih, se nemudoma obrnite na učitelja ali laboranta.

Po končanem poskusu uredite delovni prostor.
Praktično delo št. 2.

Gledanje goreče sveče

Namen tega praktičnega dela je naučiti se opazovati in opisovati rezultate opazovanja. Napisati morate kratko miniaturo o goreči sveči (slika 28).

Da bi vam pri tem pomagali, vam ponujamo več vprašanj, ki zahtevajo natančne odgovore.

Opiši videz sveče, snov, iz katere je izdelana (barva, vonj, otip, trdota) in stenj.

Prižgite svečo. Opišite videz in zgradbo plamena. Kaj se zgodi z materialom sveče, ko stenj gori? Kako izgleda stenj med zgorevanjem? Ali se sveča segreje, ali se pri gorenju sliši zvok, ali se sprošča toplota? Kaj se zgodi s plamenom, če pride do gibanja zraka?

Kako hitro sveča dogori? Ali se dolžina stenja med zgorevanjem spreminja? Kakšna je tekočina na dnu stenja? Kaj se zgodi z njim, ko ga absorbira material stenja? In ko njene kapljice stečejo po sveči? Mnogi kemični procesi 1 pušča pri segrevanju, vendar se za ta namen ne uporablja plamen sveče. Zato se bomo v drugem delu tega praktičnega dela seznanili z zgradbo in delovanjem že znane grelne naprave - alkoholne svetilke (slika 29). Alkoholna svetilka je sestavljena iz steklene posode 2 , ki je napolnjen z alkoholom do največ 2/3 prostornine. Stenj je potopljen v alkohol 3 , ki je izdelan iz bombažnih niti. Drži se v vratu rezervoarja s pomočjo posebne cevi z diskom 4 . Alkoholno svetilko prižgite samo z vžigalicami; v ta namen ne morete uporabiti druge goreče alkoholne svetilke, ker V tem primeru se lahko razliti alkohol razlije in vname.

Stenj je treba enakomerno rezati s škarjami, sicer bo začel goreti. Če želite ugasniti alkoholno svetilko, ne pihajte na ogenj; v ta namen se uporablja steklena kapica.. Prav tako ščiti alkoholno svetilko pred hitrim izhlapevanjem alkohola.

Tarča: nauči se opisati rezultate opazovanj.

Reagenti in oprema

: parafinska sveča, apnena voda; drobec, steklena cevka s podaljšanim koncem, čaša, merilni valj, vžigalice, porcelanasti predmet (porcelanasta skodelica za izhlapevanje), klešče za lonček, držalo za epruvete, stekleni kozarci volumna 0,5, 0,8, 1 , 2, 3, 5 l, štoparico.

Naloga 1. Opazovanje goreče sveče.
Svoja opažanja predstavi v obliki kratkega eseja. Narišite plamen sveče.

Naloga 2. Preučevanje različnih delov plamena.

1. Plamen ima, kot že veste, tri cone. kateri? Ko pregledujete spodnji del plamena, vanj potisnite konec steklene cevi s kleščami za lonček in ga držite pod kotom 45-50 stopinj. Prinesite goreč drobec na drugi konec cevi. Kaj opazuješ?

Zgorevanje proizvaja toploto.

2. Če želite preučiti srednji del plamena, najsvetlejši, vstavite vanj porcelanasto posodo (s kleščami za lonček) za 2-3 sekunde. Kaj si našel?

Črnenje.

3. Sestavo zgornjega dela plamena preučimo tako, da vanj za 2-3 sekunde potisnemo prevrnjeno čašo, navlaženo z apneno vodo, tako da je plamen v sredini čaše. Kaj opazuješ?

Tvorba trdne usedline.

4. Za določitev temperaturne razlike v različne dele plamen, dodajte drobec za 2-3 sekunde spodnji del plamen (da je vodoravno prečkal vse svoje dele). Kaj opazuješ?

Zgornji del gori hitreje.

5. Poročilo dopolnite tako, da izpolnite tabelo 4.

№	NAPREDEK DELA	OPAŽANJA	SKLEPI
1	pregled notranjosti plamena	pride ven belo plinasta snov, drobec zasveti	notranjost plamena je parafin
2	študija srednjega dela plamena	dno skodelice je prekrito s sajami	srednji del vsebuje ogljik, ki nastane pri reakciji
3	pregled vrha plamena	apnena voda postane motna Ca(OH)2+CO2 -> CaCl3+H2O	pri zgorevanju se sprošča CO2, ki obarja Ca(OH)
4	študija temperaturne razlike	iver je v srednjem in zgornjem delu zoglenel	temperatura je v sredini višja kot v dnu. Najvišja temperatura na vrhu

Naloga 3. Študija stopnje porabe kisika med zgorevanjem.

1. Prižgite svečo in jo pokrijte s kozarcem prostornine 0,5 litra. Določite čas, v katerem sveča gori.

Izvedite podobna dejanja z uporabo kozarcev drugih velikosti.

Izpolni tabelo 5.

Trajanje gorenja sveče je odvisno od količine zraka.

2. Nariši graf odvisnosti časa gorenja sveče od prostornine kozarca (zraka). Z njim določite čas, po katerem bo sveča, prekrita z 10-litrskim kozarcem, ugasnila.

3. Izračunaj čas, v katerem bo gorela sveča v zaprti šolski pisarni.

Dolžina šolske kemijske učilnice (a) je 5 m, širina (b) 5 m, višina (c) pa 3 m.
Prostornina šolske kemijske učilnice je 75 kubičnih metrov. ali 75000 l. Čas, v katerem bo sveča gorela, ob upoštevanju, da v prostor ne pride zrak in se ves kisik porabi za gorenje sveče, je 2.700.000 s oziroma 750 ur.

Naloga 4. Predstavitev strukture žgane svetilke.

1. Oglejte si sliko 2 in napišite ime vsakega dela žgane svetilke. Potrebne informacije boste našli na 23. strani učbenika.

1. Alkohol
2. Stenj
3. Držalo za stenj
4. pokrovček

a) Zakaj se pri prižiganju žgane svetilke vžigalica drži ob strani?

Da se izognete opeklinam.

b) Zakaj žgane svetilke ne morete prižgati iz druge goreče žgane svetilke?

Alkohol se lahko razlije in vname.

2. Z opremo na mizi zavrite vodo v epruveti.

Na sliki je prikazano, koliko vode naj bo v epruveti, kako jo pravilno pritrdimo v držalo ali v nogo trinožnika in v kateri del plamena je treba epruveto postaviti.

a) Koliko vode je treba naliti v epruveto?

2/3 epruvet.

b) Kako držimo epruveto nad plamenom alkoholne svetilke?

Pod kotom stran od vas.

Sam ogenj je simbol življenja, njegovega pomena je težko preceniti, saj že od antičnih časov človeku pomaga ohranjati toploto, videti v temi, kuhati okusne jedi in se tudi zaščititi.

Zgodovina plamena

Ogenj spremlja človeka že od pradavnine. V jami je gorel ogenj, ki jo je izoliral in osvetljeval, lovci pa so, ko so šli na plen, jemali s seboj goreče žetone. Zamenjale so jih katranske bakle – palice. Z njihovo pomočjo so bili razsvetljeni temni in hladni gradovi fevdalcev, ogromni kamini pa so ogrevali dvorane. IN davni časi Grki so uporabljali oljenke – glinene čajnike z oljem. V 10. in 11. stoletju so začele nastajati sveče iz voska in loja.

V ruski koči je dolga stoletja gorela bakla, in ko so sredi 19. stoletja iz nafte začeli pridobivati ​​petrolej, so prišle v uporabo petrolejke, kasneje pa plinski gorilniki. Znanstveniki še vedno preučujejo strukturo plamena in odkrivajo nove možnosti.

Barva in intenzivnost ognja

Za nastanek plamena je potreben kisik. Več kot je kisika, boljši je proces zgorevanja. Če razpihujete toploto, potem pride v svež zrak, kar pomeni kisik, in ko se tleči kosi lesa ali oglja razplamtijo, se pojavi plamen.

Plameni so različnih barv. Plameni lesnega ognja plešejo v rumeni, oranžni, beli in modri barvi. Barva plamena je odvisna od dveh dejavnikov: temperature zgorevanja in materiala, ki gori. Da bi videli odvisnost barve od temperature, je dovolj, da spremljate toploto električnega štedilnika. Takoj po vklopu se tuljave segrejejo in začnejo svetiti motno rdeče.

Bolj kot se segrejejo, svetlejši postanejo. In ko spirale dosežejo najvišjo temperaturo, postanejo svetle oranžna barva. Če bi jih lahko segreli še bolj, bi spremenili svojo barvo v rumeno, belo in na koncu modro. Modra barva bi označevala najvišja stopnja ogrevanje Enako se zgodi z ognjem.

Od česa je odvisna struktura plamena?

Utripa v različnih barvah, ko stenj gori skozi taleči se vosek. Ogenj zahteva dostop kisika. Ko sveča gori, ne pride veliko kisika v sredino plamena, blizu dna. Zato je videti temnejša. Toda vrh in stranice dobijo veliko zraka, zato je plamen tam zelo svetel. Segreje se na več kot 1370 stopinj Celzija, zaradi česar je plamen sveče večinoma rumene barve.

In v kaminu ali v ognju na pikniku lahko vidite še več rož. Lesni ogenj gori pri nižji temperaturi od sveče. Zato je videti bolj oranžna kot rumena. Nekateri delci ogljika v ognju so zelo vroči in mu dajejo rumeno barvo. Minerali in kovine, kot so kalcij, natrij, baker, segreti na visoke temperature, dajejo ognju različne barve.

Barva plamena

Kemija v strukturi plamena igra pomembno vlogo, saj njeni različni odtenki prihajajo iz različnih kemični elementi ki so v gorečem gorivu. Na primer, ogenj lahko vsebuje natrij, ki je del soli. Ko natrij gori, oddaja svetlo rumeno svetlobo. V ognju je lahko tudi kalcij, mineral. Na primer, v mleku je veliko kalcija. Ko se kalcij segreje, oddaja temno rdečo svetlobo. In če je v ognju prisoten mineral, kot je fosfor, bo dal zelenkasto barvo. Vsi ti elementi so lahko v samem lesu ali v drugih materialih, ki jih je zajel ogenj. Navsezadnje lahko nastane mešanje vseh teh različnih barv v plamenu bela- tako kot mavrica barv, zbranih skupaj, da tvorijo sončno svetlobo.

Od kod izvira ogenj?

Diagram strukture plamena predstavlja pline v gorečem stanju, v katerem so sestavljene plazme ali trdne razpršene snovi. V njih potekajo fizikalne in kemične transformacije, ki jih spremljajo žarenje, sproščanje toplote in segrevanje.

Jeziki plamena tvorijo procese, ki jih spremlja zgorevanje snovi. V primerjavi z zrakom ima plin manjšo gostoto, vendar se pod vplivom visoke temperature dvigne. Takole izpade dolga oz kratki jeziki plamen. Najpogosteje je mehak pretok ene oblike v drugo. Če želite videti ta pojav, lahko vklopite gorilnik običajnega plinskega štedilnika.

Ogenj, ki se vžge v tem primeru, ne bo enakomeren. Vizualno lahko plamen razdelimo na tri glavne cone. Preprosta študija strukture plamena kaže, da različne snovi gorijo s tvorbo različnih vrst bakel.

Pri vžigu mešanice plina in zraka najprej nastane kratek plamen z modrim in vijoličnim odtenkom. V njem lahko vidite zeleno-modro jedro v obliki trikotnika.

Ognjena območja

Glede na strukturo plamena ločimo tri cone: prvo, predhodno, kjer se začne segrevanje zmesi, ki izhaja iz odprtine gorilnika. Za njim pride območje, kjer poteka proces zgorevanja. To območje pokriva vrh stožca. Pri premajhnem pretoku zraka pride do delnega zgorevanja plina. Pri tem nastajajo ogljikov monoksid in ostanki vodika. Njihovo izgorevanje se pojavi v tretji coni, kjer je dober dostop do kisika.

Na primer, predstavljajmo si zgradbo plamena sveče.

Shema zgorevanja vključuje:

• prva je temna cona;
• drugi - območje sijaja;
• tretja je prozorna cona.

Nit sveče ne gori, ampak pride le do zoglenitve stenja.

Struktura plamena sveče je tok vročega plina, ki se dviga navzgor. Postopek se začne s segrevanjem, dokler parafin ne izhlapi. Območje, ki meji na nit, se imenuje prvo območje. Ima rahlo modri sijaj zaradi prevelike količine vnetljivega materiala, vendar majhno količino kisika. Tu pride do procesa delnega zgorevanja snovi s tvorbo dima, ki nato oksidira.

Prvo območje pokriva svetleča lupina. Vsebuje zadostno količino kisika, ki spodbuja oksidativno reakcijo. Tu je pri intenzivnem segrevanju delcev preostalega goriva in delcev premoga opazen učinek žarenja.

Drugo območje pokriva komaj opazna lupina z visoko temperaturo. Vanj prodre veliko kisika, kar spodbuja popolno zgorevanje delcev goriva.

Plamen alkoholne svetilke

Za različne kemične poskuse se uporabljajo majhne posode z alkoholom. Imenujejo se alkoholne svetilke. Struktura plamena je podobna plamenu sveče, vendar ima še vedno svoje značilnosti. Stenj prepušča alkohol, kar je olajšano s kapilarnim pritiskom. Ko dosežete vrh stenja, alkohol izhlapi. V obliki pare se vname in gori pri temperaturi največ 900 °C.

Struktura plamena alkoholne svetilke ima običajno obliko, je skoraj brezbarvna, z rahlo modrikastim odtenkom. Njena območja so bolj zamegljena kot pri sveči. Pri alkoholnem gorilniku se dno plamena nahaja nad rešetko gorilnika. Poglabljanje plamena vodi do zmanjšanja prostornine temnega stožca in iz luknje se pojavi svetleča cona.

Kemični procesi v plamenu

Proces oksidacije poteka v neopaznem območju, ki se nahaja na vrhu in ima najvišja temperatura. V njem delci produkta zgorevanja dokončno zgorevajo. Presežek kisika in pomanjkanje goriva vodita do močnega oksidacijskega procesa. To sposobnost lahko uporabimo pri hitrem segrevanju snovi nad gorilnikom. Da bi to naredili, se snov potopi v vrh plamena, kjer pride do zgorevanja veliko hitreje.

Reakcije redukcije potekajo v osrednjem in spodnjem delu plamena. Za proces zgorevanja je potrebna zadostna zaloga goriva in majhna zaloga kisika. Ko tem conam dodamo snovi, ki vsebujejo kisik, se kisik izloči.

Proces razgradnje železovega sulfata obravnavamo kot redukcijski plamen. Ko FeSO 4 prodre v sredino bakle, se najprej segreje, nato pa razpade na železov oksid, anhidrid in žveplov dioksid. Pri tej reakciji se žveplo zmanjša.

Temperatura požara

Vsako območje plamena sveče ali gorilnika ima svoje indikatorje temperature, odvisno od dostopa kisika. Temperatura odprtega ognja, odvisno od cone, se lahko spreminja od 300 °C do 1600 °C. Primer je difuzijski in laminarni plamen, struktura njegovih treh lupin. Plamenski stožec v temnem območju ima temperaturo segrevanja do 360 °C. Nad njim je območje žarenja. Njegova temperatura segrevanja se giblje od 550 do 850 ° C, kar vodi do cepitve gorljive mešanice in procesa njenega zgorevanja.

Zunanji del je rahlo opazen. V njem segrevanje plamena doseže 1560 °C, kar je razloženo z lastnostmi molekul goreče snovi in ​​hitrostjo vstopa oksidantov. Tu je proces zgorevanja najbolj energičen.

Očiščevalni ogenj

Plamen vsebuje ogromen energijski potencial; sveče se uporabljajo v ritualih očiščevanja in odpuščanja. Kako lepo je mirno sedeti ob prijetnem kaminu. zimski večeri, družinsko srečanje in razpravljanje o vsem, kar se je tisti dan zgodilo.

Ogenj in plameni sveč nosijo ogromen naboj pozitivne energije, saj ne brez razloga tisti, ki sedijo ob kaminu, čutijo mir, ugodje in spokojnost v duši.

Med procesom zgorevanja nastane plamen, katerega strukturo določajo reagirajoče snovi. Njegova struktura je razdeljena na območja, odvisno od temperaturnih indikatorjev.

Opredelitev

Plamen se nanaša na pline v vroči obliki, v katerih so plazemske komponente ali snovi prisotne v trdni razpršeni obliki. Izvajajo transformacije fizičnih in kemična vrsta, ki ga spremlja sijaj, sproščanje toplotne energije in segrevanje.

Prisotnost ionskih in radikalnih delcev v plinastem mediju označuje njegovo električno prevodnost in posebno obnašanje v elektromagnetnem polju.

Kaj so plameni

To je običajno ime za procese, povezane z izgorevanjem. V primerjavi z zrakom je gostota plina manjša, vendar visoke temperature povzročajo dvig plina. Tako nastanejo plameni, ki so lahko dolgi ali kratki. Pogosto je gladek prehod iz ene oblike v drugo.

Plamen: struktura in struktura

Za določitev videz Dovolj je, da vžgemo nesvetleči plamen, ki se ne more imenovati homogen. Vizualno lahko ločimo tri glavna področja. Mimogrede, preučevanje strukture plamena kaže, da različne snovi gorijo s tvorbo različnih vrst bakel.

Pri zgorevanju mešanice plina in zraka najprej nastane kratka bakla, katere barva ima modre in vijolične odtenke. V njem je vidno jedro - zeleno-modro, ki spominja na stožec. Razmislimo o tem plamenu. Njegova struktura je razdeljena na tri cone:

1. Določeno je pripravljalno območje, v katerem se mešanica plina in zraka segreva, ko izstopa iz odprtine gorilnika.
2. Sledi cona, v kateri poteka zgorevanje. Zaseda vrh stožca.
3. Pri premajhnem pretoku zraka plin ne zgori v celoti. Sprostijo se ostanki ogljikovega dvovalentnega oksida in vodika. Njihovo zgorevanje poteka v tretjem območju, kjer je dostop kisika.

Zdaj bomo ločeno obravnavali različne procese zgorevanja.

Goreča sveča

Gorenje sveče je podobno gorenju vžigalice ali vžigalnika. In struktura plamena sveče je podobna toku vročega plina, ki ga vzgonske sile vlečejo navzgor. Postopek se začne s segrevanjem stenja, čemur sledi izhlapevanje voska.

Najnižja cona, ki se nahaja znotraj in ob niti, se imenuje prva regija. Ima rahel sijaj zaradi velike količine goriva, vendar majhne količine kisikove mešanice. Tu pride do procesa nepopolnega zgorevanja snovi, ki se sproščajo in nato oksidirajo.

Prvo območje je obdano s svetlečo drugo lupino, ki označuje strukturo plamena sveče. Vanj vstopi večja količina kisika, kar povzroči nadaljevanje oksidacijske reakcije s sodelovanjem molekul goriva. Temperature bodo tukaj višje kot v temnem območju, a ne zadostne za končno razgradnjo. V prvih dveh območjih, ko se kapljice nezgorelega goriva in delcev premoga močno segrejejo, se pojavi svetlobni učinek.

Drugo območje je obdano s slabo vidno lupino z visokimi temperaturnimi vrednostmi. Vanj vstopi veliko molekul kisika, kar prispeva k popolnemu zgorevanju delcev goriva. Po oksidaciji snovi svetlobni učinek v tretjem območju ni opazen.

Shematska ilustracija

Zaradi jasnosti vam predstavljamo podobo goreče sveče. Plamenski krog vključuje:

1. Prvo ali temno območje.
2. Drugo svetlobno območje.
3. Tretja prozorna lupina.

Nit sveče ne gori, ampak pride samo do zoglenitve upognjenega konca.

Goreča alkoholna svetilka

Za kemijske poskuse se pogosto uporabljajo majhne posode z alkoholom. Imenujejo se alkoholne svetilke. Stenj gorilnika je namočen s tekočim gorivom, ki se vlije skozi luknjo. To olajša kapilarni tlak. Ko je dosežen prosti vrh stenja, začne alkohol izhlapevati. V parnem stanju se vžge in gori pri temperaturi največ 900 °C.

Plamen alkoholne svetilke ima normalno obliko, je skoraj brezbarven, z rahlim modrim odtenkom. Njene cone niso tako jasno vidne kot tiste pri sveči.

Poimenovan po znanstveniku Barthelu, se začetek ognja nahaja nad mrežo gorilnika. To poglabljanje plamena vodi do zmanjšanja notranjega temnega stožca in srednji del, ki velja za najbolj vročega, izstopa iz luknje.

Barvna značilnost

Različna sevanja povzročajo elektronski prehodi. Imenujejo se tudi termični. Tako kot posledica izgorevanja ogljikovodikove komponente v zraku nastane modri plamen zaradi sproščanja H-C povezave. In ko se oddajajo delci C-C, se bakla obarva oranžno rdeče.

Težko je upoštevati strukturo plamena, katerega kemija vključuje spojine vode, ogljikovega dioksida in ogljikovega monoksida ter vez OH. Njegovi jeziki so praktično brezbarvni, saj zgornji delci, ko sežgejo, oddajajo sevanje v ultravijoličnem in infrardečem spektru.

Barva plamena je med seboj povezana s temperaturnimi indikatorji, s prisotnostjo v njem ionskih delcev, ki pripadajo določenemu emisijskemu ali optičnemu spektru. Tako zgorevanje določenih elementov povzroči spremembo barve ognja v gorilniku. Razlike v barvi bakle so povezane z razporeditvijo elementov v različnih skupinah periodnega sistema.

Požar se pregleda s spektroskopom na prisotnost sevanja v vidnem spektru. Hkrati je bilo ugotovljeno, da tudi enostavne snovi iz splošne podskupine povzročajo podobno obarvanost plamena. Zaradi jasnosti se kot test za to kovino uporablja zgorevanje natrija. Ko jih prinesemo v plamen, se jeziki obarvajo svetlo rumeno. Na osnovi barvnih karakteristik se natrijeva črta prepozna v emisijskem spektru.

Zanj je značilna lastnost hitrega vzbujanja svetlobnega sevanja iz atomskih delcev. Ko se nehlapne spojine takšnih elementov vnesejo v ogenj Bunsenovega gorilnika, ta postane obarvan.

Spektroskopski pregled pokaže značilne črte v predelu, ki ga vidi človeško oko. Hitrost vzbujanja svetlobnega sevanja in preprosta spektralna struktura sta tesno povezani z visokimi elektropozitivnimi lastnostmi teh kovin.

Značilno

Klasifikacija plamena temelji na naslednjih značilnostih:

• agregatno stanje gorečih spojin. Na voljo so v plinasti, zračni, trdni in tekoči obliki;
• vrsta sevanja, ki je lahko brezbarvno, svetleče in barvno;
• hitrost distribucije. Obstaja hitro in počasno širjenje;
• višina plamena. Struktura je lahko kratka ali dolga;
• narava gibanja reakcijskih mešanic. Obstajajo pulzirajoče, laminarno, turbulentno gibanje;
• vizualna percepcija. Snovi gorijo s sproščanjem dimljenega, obarvanega ali prozornega plamena;
• indikator temperature. Plamen je lahko nizke temperature, hladne ali visoke temperature.
• stanje faze goriva - oksidacijskega reagenta.

Zgorevanje nastane kot posledica difuzije ali predhodnega mešanja aktivnih komponent.

Oksidativno in redukcijsko območje

Postopek oksidacije poteka v komaj opaznem območju. Je najbolj vroča in se nahaja na vrhu. V njem so delci goriva podvrženi popolnemu zgorevanju. Prisotnost presežka kisika in pomanjkanja gorljivega vodi do intenzivnega procesa oksidacije. To funkcijo je treba uporabiti pri segrevanju predmetov nad gorilnikom. Zato je snov potopljena v zgornji del plamena. To zgorevanje poteka veliko hitreje.

Reakcije redukcije potekajo v osrednjem in spodnjem delu plamena. Vsebuje veliko zalogo vnetljivih snovi in ​​majhno količino molekul O 2, ki izvajajo gorenje. Ob vnosu v ta področja se element O odstrani.

Kot primer redukcijskega plamena se uporablja postopek cepitve železovega sulfata. Ko FeSO 4 vstopi v osrednji del bakle gorilnika, se najprej segreje in nato razpade na železov oksid, anhidrid in žveplov dioksid. Pri tej reakciji opazimo redukcijo S z nabojem od +6 do +4.

Varilni plamen

Ta vrsta požara nastane kot posledica zgorevanja mešanice plina ali tekoče pare s kisikom iz čistega zraka.

Primer je nastanek plamena oksiacetilena. Razlikuje:

• jedrna cona;
• srednje okrevanje območje;
• flare extreme zone.

Tako zgori veliko mešanic plina in kisika. Razlike v razmerju acetilena in oksidanta vodijo do različne vrste plamen. Lahko je normalne, karburizirajoče (acetilenske) in oksidativne strukture.

Teoretično lahko proces nepopolnega zgorevanja acetilena v čistem kisiku označimo z naslednjo enačbo: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (za reakcijo je potreben en mol O 2).

Nastala molekularna vodik in ogljikov monoksid reagirata s kisikom v zraku. Končna produkta sta voda in štirivalentni ogljikov oksid. Enačba je videti takole: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Ta reakcija zahteva 1,5 mola kisika. Pri seštevanju O 2 se izkaže, da se na 1 mol HCCH porabi 2,5 mola. In ker je v praksi težko najti idealno čist kisik (pogosto je rahlo onesnažen z nečistočami), bo razmerje med O 2 in HCCH 1,10 do 1,20.

Ko je razmerje med kisikom in acetilenom manjše od 1,10, pride do naogljičenega plamena. Njegova struktura ima povečano jedro, njeni obrisi postanejo zamegljeni. Saje se iz takega ognja sproščajo zaradi pomanjkanja molekul kisika.

Če je plinsko razmerje večje od 1,20, dobimo oksidacijski plamen s presežkom kisika. Njegove presežne molekule uničijo atome železa in druge komponente jeklenega gorilnika. V takem plamenu se jedrni del skrajša in ima konice.

Indikatorji temperature

Vsako požarno območje sveče ali gorilnika ima svoje vrednosti, ki jih določa dobava molekul kisika. Temperatura odprtega ognja v njegovih različnih delih se giblje od 300 °C do 1600 °C.

Primer je difuzijski in laminarni plamen, ki ga tvorijo tri lupine. Njegov stožec je sestavljen iz temnega območja s temperaturo do 360 °C in pomanjkanjem oksidativnih snovi. Nad njim je območje žarenja. Njegova temperatura se giblje od 550 do 850 °C, kar pospešuje termično razgradnjo gorljive mešanice in njeno zgorevanje.

Zunanji del je komaj opazen. V njem temperatura plamena doseže 1560 °C, kar je posledica naravnih lastnosti molekul goriva in hitrosti vstopa oksidanta. Tam je zgorevanje najbolj energično.

Snovi se vžgejo pri različnih temperaturnih pogojih. Tako kovinski magnezij gori šele pri 2210 °C. Za mnoge trdne snovi je temperatura plamena okoli 350 °C. Vžigalice in kerozin se lahko vnamejo pri 800 °C, les pa od 850 °C do 950 °C.

Cigareta gori s plamenom, katerega temperatura se giblje od 690 do 790 °C, v mešanici propan-butana pa od 790 °C do 1960 °C. Bencin se vname pri 1350 °C. Plamen zgorevanja alkohola ima temperaturo največ 900 °C.