Hva er ild laget av?
Den kjemiske sammensetningen av brann
Christopher Murray / EyeEm / Getty Images
Hva er ild laget av? Du vet at det genererer varme og lett, men har du noen gang lurt på dens kjemiske sammensetning eller når det gjelder ?
Hva er ild laget av?
- En flamme er en blanding av drivstoffet, lyset og de faste stoffene og gassene som både danner ilden og produseres av den. Ufullstendig forbrenning produserer sot, som hovedsakelig er karbon.
- Brann er stort sett en tilstand av materie som kalles plasma. Imidlertid består deler av en flamme av faste stoffer og gasser.
- Den nøyaktige kjemiske sammensetningen av brann avhenger av drivstoffets natur og dets oksidasjonsmiddel. De fleste flammer består av karbondioksid, vanndamp, nitrogen og oksygen.
Kjemisk sammensetning av brann
Brann er et resultat av en kjemisk reaksjon kalt forbrenning . På et visst tidspunkt i forbrenningsreaksjonen, kalt tenningspunkt , produseres flammer. Vanligvis består flammer først og fremst av karbondioksid, vanndamp, oksygen og nitrogen.
I den vanlige forbrenningsreaksjonen brenner et karbonbasert drivstoff i luft (oksygen). Potensielt inneholder brann bare gasser fra drivstoffet, karbondioksid, vann, nitrogen og oksygen. Ufullstendig forbrenning gir imidlertid en rekke andre muligheter. Sot er en primær komponent ved ufullstendig forbrenning. Sot inneholder hovedsakelig karbon, men ulike organiske molekyler kan forekomme. Andre gasser funnet i brann inkluderer karbonmonoksid og noen ganger nitrogenoksider og svoveloksider.
En stearinlysflamme består av fordampet vann, karbondioksid, vann, nitrogen, oksygen, sotvarmt nok til at det er glødende, og lys/varme fra den kjemiske reaksjonen.
Brann uten oksygen
Imidlertid krever ikke brann faktisk oksygen. Ja, oksidasjonsmiddelet som oftest oppstår er oksygen, men andre kjemikalier virker også. For eksempel gir brenning av hydrogen med klor som oksidasjonsmiddel også en flamme. Produktet av reaksjonen er hydrogenklorid (HCl), så brannen består av hydrogen, klor, HCl, lys og varme. Andre kombinasjoner er hydrogen med fluor og hydrazin med nitrogentetroksid.
State of Matter of Fire
I en stearinlys flamme eller liten brann, de fleste av materie i en flamme består av varmt gasser . En veldig varm brann frigjør nok energi til å ionisere de gassformede atomene, og danner materiens tilstand kalt plasma . Eksempler på flammer som inneholder plasma inkluderer de som produseres av plasmabrennere og termittreaksjon .
Hovedforskjellene mellom gasser og plasma er avstanden mellom partikler og deres elektriske ladning. Gasser består av molekyler, atomer og ioner med stor avstand. Avstanden mellom partikler er mye større i plasma. I tillegg er partiklene i plasma nesten utelukkende ladede partikler (ioner).
Hvorfor brann er varm
Brann avgir varme og lys fordi det kjemisk reaksjon som produserer flammer er eksoterm. Med andre ord frigjør forbrenning mer energi enn det som trengs for å antennes eller opprettholde den. For at forbrenning skal oppstå og flammer skal dannes, må tre ting være tilstede: drivstoff, oksygen og energi (vanligvis i form av varme). Når energi starter reaksjonen, fortsetter den så lenge drivstoff og oksygen er tilstede.
Kald Brann
Mens all brann produserer varme eller er eksoterm, er noen branner kjøligere enn andre. Såkalt kald brann refererer til en brann som brenner under en temperatur på rundt 400 °C (752 °F). Ved denne temperaturen er brannens flamme usynlig, men reaksjonen fortsetter. Mens kald ild er ganske uvanlig på jorden, har forskere produsert den i verdensrommet. I et mikrogravitasjonsmiljø brenner ild med en sfærisk flamme. Kald ild brenner annerledes enn vanlig forbrenning. Normalt skyver varmen fra en brann (og tyngdekraften) forbrenningsprodukter bort fra reaksjonen. I en kjølig flamme holder disse produktene seg innenfor reaksjonsområdet og deltar videre. Til syvende og sist kan en kald brann brenne bort avfallsstoffene.
På jorden kommer kjøligere flammer fra visse flyktige drivstoff. For eksempel produserer alkohol en kjøligere flamme enn acetylen. Tilgjengeligheten av oksygen har også betydning. Når oksygen er begrenset, er reaksjonen det også, noe som gjør brannen kjøligere.
Kilder
- Bowman, D.M.J.S.; et al. (2009). 'Brann i jordsystemet'. Vitenskap . 324 (5926): 481–84. doi:10.1126/science.1163886
- Lackner, Maximilian; Winter, Franz; Agarwal, Avinash K., red. (2010). Håndbok for forbrenning , 5 volum sett. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32449-1.
- Law, C.K. (2006). Forbrenningsfysikk . Cambridge, Storbritannia: Cambridge University Press. ISBN 9780521154215.
- Schmidt-Rohr, K. (2015). 'Hvorfor forbrenninger alltid er eksoterme og gir omtrent 418 kJ per mol Oto'. J. Chem. Educ . 92 (12): 2094–99. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333
- Ward, Michael (mars 2005). Brannmann: Prinsipper og praksis . Jones & Bartlett læring. ISBN 9780763722470.