Hvorfor er brann varmt? Hvor varmt er det?
Forstå temperaturen til en flamme
ThoughtCo / J.R. Bee
Brann er varm fordi termisk energi (varme) frigjøres når kjemiske bindinger brytes og dannes i løpet av en forbrenning reaksjon. Forbrenning gjør drivstoff og oksygen til karbondioksid og vann. Energi er nødvendig for å starte reaksjonen, bryte bindinger i drivstoffet og mellom oksygenatomer, men mye mer energi frigjøres når atomer bindes sammen til karbondioksid og vann.
Drivstoff + Oksygen + Energi → Karbondioksid + Vann + Mer Energi
Både lys og varme frigjøres som energi. Flammer er synlige bevis på denne energien. Flammene består mest av varme gasser. Glør gløder fordi materien er varm nok til å avgi glødelys (omtrent som en komfyrbrenner), mens flammer avgir lys fra ioniserte gasser (som en fluorescerende pære). Brannlys er en synlig indikasjon på forbrenningsreaksjonen, men termisk energi (varme) kan også være usynlig.
Hvorfor brann er varm
I et nøtteskall: Brann er varm fordi energien som er lagret i drivstoff frigjøres plutselig. Energien som kreves for å starte den kjemiske reaksjonen er mye mindre enn energien som frigjøres.
Viktige takeaways: Hvorfor er brann hot?
- Bål er alltid varmt, uavhengig av drivstoff som brukes.
- Selv om forbrenning krever aktiveringsenergi (tenning), overstiger den frigjorte nettovarmen energien som kreves.
- Å bryte den kjemiske bindingen mellom oksygenmolekyler absorberer energi, men å danne de kjemiske bindingene for produktene (karbondioksid og vann) frigjør mye mer energi.
Hvor varmt er brann?
Det er ingen enkelt temperatur for brann fordi mengden termisk energi som frigjøres avhenger av flere faktorer, inkludert den kjemiske sammensetningen av drivstoffet, tilgjengeligheten av oksygen og delen av flammen som måles. En vedfyring kan overstige 1100° Celsius (2012° Fahrenheit), men forskjellige typer ved brenner ved forskjellige temperaturer . For eksempel produserer furu mer enn dobbelt så mye varme som gran eller selje, og tørt tre brenner varmere enn grønt tre. Propan i luft brenner ved en sammenlignbar temperatur (1980° Celsius), men likevel mye varmere i oksygen (2820° Celsius). Andre brensler som acetylen i oksygen (3100° Celsius) brenner varmere enn noe tre.
Fargen på en brann er et grovt mål for hvor varmt det er. Dyprød ild er omtrent 600-800 ° Celsius (1112-1800 ° Fahrenheit), oransje-gul er rundt 1100 ° Celsius (2012 ° Fahrenheit), og en hvit flamme er varmere, og varierer fra 1300-1500 Celsius (2400-2700) ° Fahrenheit). En blå flamme er den varmeste av alle, fra 1400-1650 ° Celsius (2600-3000 ° Fahrenheit). Den blå gassflammen til en Bunsen-brenner er mye varmere enn den gule flammen fra et vokslys!
Hottest Part of a Flame
Den varmeste delen av en flamme er punktet for maksimal forbrenning, som er den blå delen av en flamme (hvis flammen brenner så varmt). Imidlertid får de fleste studenter som utfører naturvitenskapelige eksperimenter beskjed om å bruke toppen av flammen. Hvorfor? Fordi varmen stiger, så er toppen av flammens kjegle et godt oppsamlingspunkt for energien. Også kjeglen til flammen har en ganske jevn temperatur. En annen måte å måle området med mest varme på er å se etter den lyseste delen av en flamme.
Morsomme fakta: Hotteste og kuleste flammer
Den varmeste flammen som noen gang er produsert var ved 4990° Celsius. Denne brannen ble dannet ved bruk av dicyanoacetylen som drivstoff og ozon som oksidasjonsmiddel. Det kan også lages kjølig ild. For eksempel kan en flamme rundt 120° Celsius dannes ved å bruke en regulert luft-drivstoffblanding. Men siden en kjølig flamme så vidt er over kokepunktet til vann, er denne typen brann vanskelig å vedlikeholde og slukker lett.
Morsomme brannprosjekter
Lær mer om brann og flammer ved å utføre interessante vitenskapelige prosjekter. Lær for eksempel hvordan metallsalter påvirker flammefargen ved lage grønn ild . Lyst på et virkelig spennende prosjekt? Gi ildpustende et forsøk .
Kilde
- Schmidt-Rohr, K (2015). 'Hvorfor forbrenninger alltid er eksoterme og gir omtrent 418 kJ per mol Oto'. J. Chem. Educ. 92 (12): 2094–99. gjør jeg: 10.1021/acs.jchemed.5b00333