Продукт горения: классификация, виды, описание

Как сделать уголь в домашних условиях

Изготовление древесного угля в домашних условиях производится с применением подручных средств. Это наиболее простая технология, правда, не гарантирующая получение высококачественного древесного угля.

Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками проводятся подготовительные работы, в число которых обязательно входят мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. Для получения качественного древесного угля подбираются поленья одного вида древесины, они очищаются от коры и рубятся на примерно одинаковые головни.

Перед тем как начать делать древесный уголь своими руками определяется способ выжигания. Наиболее популярные способы получить древесный уголь в домашних условиях это выжигание дерева:

  • в земляной яме;
  • в бочке;
  • в печи.

Первые два выполняются на улице, последний осуществляется в два этапа – первый в печке (оптимально, если бы печь была построена на открытом воздухе), а второй на улице.

В яме

Это самый дешевый способ получить древесный уголь в домашних условиях. Для этого в земле отрывается яма глубиной 0,8-1,0 м., диаметром 0,5-0,6 м. На дне делается закладка дров для разведения огня. После того как будет разведен огонь в яму делается закладка сырья. Дрова укладываются доверху. После того как огонь охватит весь объем ямы, и дрова понемногу начнут прогорать, яма закрывается металлическим листом, а сверху насыпается влажная земля, так, чтобы полностью перекрыть доступ кислорода.

Живем на земле. Выпуск 1. Изготовление древесного угля своими руками.Живем на земле. Выпуск 1. Изготовление древесного угля своими руками.

Через 12-16 часов после закрытия ямы, осторожно открывается крышка. Примерно через 1-1,5 часа головни можно вынимать

При таком способе получения древесного угля в яме выход готового продукта составляет от 25 до 35% объема заложенных дров.

В бочке

Делать древесный уголь в домашних условиях можно и в бочке. Для этого берется металлическая бочка. Для большого объема потребуется большая 200 литровая бочка, для угля объемом 3-4 кг достаточно и 50 литровой. Для работы желательно выбирать бочку с толстыми стенками, с большой горловиной и по возможности с крышкой, закрываемой на замок. Чтобы получить древесный уголь в бочке технология особо не меняется, единственное, что рекомендуется поставить ее на кирпичи, чтобы после осуществить прогрев.

Бочка заполняется дровами, разжигается и после того как она разгорится, закрывается крышкой. Примерно через 12-18 часов для 200 литровой емкости рекомендуется разжечь огонь под бочкой и прогреть ее в течение 3-4 часов. После прогрева бочку можно оставить остывать.

Делаем древесный уголь. Эксперимент.Делаем древесный уголь. Эксперимент.

Снимать крышку нужно осторожно, чтобы не вдохнуть угарный газ. Вынимать материал можно через 4-6 часов

При полной загрузке бочки можно получить до 40-50% объема готового топлива.

В печке

Изготовлять древесный уголь можно и в печке. Процесс состоит из двух этапов. Первый этап — это сжигание дров в печи. Это делается до того момента пока дрова полностью не прогорят. Дальше головни вынимаются из топки печи и перекладываются в ведро или керамическую емкость и закрываются крышкой. Выход при таком способе древесного угля небольшой, всего 2-2,5 кг.

Химические свойства

Кислород является химически активным веществом. Он способен вступать в реакции с множеством других веществ, однако для протекания большинства этих реакций необходима более высокая, чем комнатная, температура. При нагревании кислород реагирует с неметаллами и металлами.

Если стеклянную колбу наполнить кислородом и внести в нее ложечку с горящей серой, то сера вспыхивает с образованием яркого пламени и быстро сгорает (рис. 80).

Химическую реакцию, протекающую в этом случае, можно описать следующим уравнением:

В результате реакции образуется вещество SO2, которое называется сернистым газом. Сернистый газ имеет резкий запах, который вы ощущаете при зажигании обычной спички. Это говорит о том, что в состав головки спички входит сера, при горении которой и образуется сернистый газ.

Подожженный красный фосфор в колбе с кислородом вспыхивает еще ярче и быстро сгорает, образуя густой белый дым (рис. 81).

При этом протекает химическая реакция:

Белый дым состоит из маленьких твердых частиц продукта реакции — P2O5.

Если в колбу с кислородом внести тлеющий уголек, состоящий в основном из углерода, то он также вспыхивает и сгорает ярким пламенем (рис. 82).

Протекающую химическую реакцию можно представить следующим уравнением:

Продуктом реакции является CO2, или углекислый газ, с которым вы уже знакомы. Доказать образование углекислого газа можно, добавив в колбу немного известковой воды. Помутнение свидетельствует о присутствии CO2 в колбе.

Возгорание уголька можно использовать для отличия кислорода от других газов. Если в сосуд (колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде кислорода.

Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и многие металлы. Внесем в колбу с кислородом раскаленную стальную проволоку, состоящую в основном из железа. Проволока начинает ярко светиться и разбрасывать в разные стороны раскаленные искры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).

При этом протекает следующая химическая реакция:

В результате реакции образуется вещество Fe3O4 (железная окалина). В состав формульной единицы этого вещества входят три атома железа, причем один из них имеет валентность II, а два других атома имеют валентность III. Поэтому формулу этого вещества можно представить в виде FeO * Fe2O3.

Реакцию железа с кислородом используют для резки стальных изделий. Для этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородногазовой горелки. Затем направляют на нагретое место струю чистого кислорода, для чего перекрывают кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и превращается в окалину. Так можно разрезать очень толстые железные детали.

Реакция горения в быту

1.3. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРЕНИЯ

Процессы горения жидких, твердых и газообразных топлив широко используются практически во всех отраслях современной техники и технологии. Отметим наиболее важные направления использования процессов горения.

· Наиболее важную роль процессы горения играют в теплоэнергетике. Тепловые электростанции используют энергию горения угля, горючих газов, и жидких углеводородов.

· В технологии получения черных и цветных металлов, стекла, керамики, цемента, и других необходимых материалов также используется энергия горения для нагрева и плавления соответствующих компонентов и сырья.

· Артиллерия, стрелковое оружие и другие виды вооружений используют в качестве источника энергии взрывчатые вещества различных классов.

· Большое народнохозяйственное значение имеют взрывные технологии, применяемые для добычи угля и других полезных ископаемых, при строительных работах (возведение плотин, прокладка туннелей и т.д.), при разрушении ледяных заторов.

· Важным направлением в науке о горении являются экологические аспекты горения, получившие большое развитие в последнее время. К ним относятся технология сжигания бытовых отходов, изучение механизмов образования экологически вредных продуктов сгорания (оксиды азота, сажа, соединения хлора). Эти исследования позволяют найти условия, при которых концентрация токсичных веществ в выбросах минимальна.

· Одним из важнейших направлений науки о горении является изучение пожаров (в жилых помещениях, лесных массивов и т.д.) и разработка методов пожаротушения. Для тушения пожаров используются как физические, так и химические способы, которые способствуют обрыву цепей химической реакции горения.

· Отдельно следует отметить роль процессов горения в двигателестроении, авиации и ракетной технике. Процессы горения используются для получения движущей энергии различных транспортных средств, начиная от паровоза и вплоть до современных ракетных двигателей, автомобилей, самолетов, судов и т.д. В качестве примера рассмотрим схему прямоточного воздушно-реактивного двигателя, приведенную на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя:

1 – воздух; 2 – диффузор; 3 – впрыск горючего;4 – стабилизатор пламени;

5 – камера сгорания; 6 – сопло

Помимо жидкостных ракетных двигателей, в которых в качестве горючего используются несимметричный диметилгидразин (гептил) или жидкий водород, а в качестве окислителя – азотная кислота или жидкий кислород, в СССР, США, Японии, Китае, Западной Европе получили развитие ракетные двигатели на твердом топливе. В качестве твердого топлива, способного к самостоятельному горению, чаще всего используется смесь полимерного горючего и порошкообразного окислителя, например, перхлората аммония. Основной задачей при создании топлива является получение наиболее высокого удельного импульса (отношение тяги двигателя к массовому секундному расходу топлива), достигаемого при наиболее высокой температуре и наименьшем молекулярном весе продуктов сгорания. С этой целью в состав твердых ракетных топлив добавляют порошки легких металлов – алюминия или магния. Изучение горения таких сложных систем представляет серьезную задачу в современной физике горения.

Наука о горении продолжает развиваться. В последние годы появились новые направления в науке о горении и технологии, основанные на нем. Это самораспространяющийся высокотемпературный синтез – процесс перемещения волны химической реакции по смеси твердых дисперсных реагентов с образованием твердых конечных продуктов. Данная технология позволяет синтезировать новые материалы и вещества с особыми свойствами. Можно назвать еще целый ряд технологий, число которых постоянно пополняются, где процессы горения и взрыва играют определяющую роль.

Несмотря на длинную историю, количественное описание процессов горения стало развиваться сравнительно недавно. Это связано со сложностью явления, которое включает в себя целый ряд химических реакций, а также такие аспекты, как течение газа, теплопроводность и диффузионный перенос веществ. В последние годы экспериментальная техника и техника компьютерного моделирования поднялись до такого высокого уровня, что многие проблемы горения могут быть описаны количественно.

Реакция горения.

           Горение топлива есть одна из форм окисления, т.е. соединения вещества с кислородом. Окисление может протекать различно. Медленное соединение вещества с кислородом называется собственно окислением. Примером процесса более быстрого окисления является реакция горения или горение. Наконец в случае мгновенного соединения горючих с кислородом может произойти взрыв.

          Окисление сопровождается выделением определенного количества тепла. При медленном окислении это тепло постепенно рассеивается, не создавая заметного повышения температуры. При взрыве теплота реакции горения выделятся практически мгновенно, что приводит к бстрому расширению газов.

Горение углеводородных газов СmHn в кислороде может быть выражено в общем виде уравнением

                  СmHn  + (m+n/4)O2 = mCO2 + (n/2) H2O.

        Как известно, чаще всего сжигание газов происходит не в чистом кислороде, а в кислороде воздуха. В воздухе на 21 объем кислорода приходится 79 объемов азота ( если пренебречь незначительным количеством СО2 и редких газов), или на 23,3 массовых частей кислорода приходится 79 : 21 = 3,76 м³ азота, или 1 м³ кислорода содержится в 100 : 21 = 4,76 м³ воздуха.

        В связи с указанным приведенное уравнение реакции горения углеводородных газов в атмосфере воздуха можно написать в виде

 СmHn  + (m+n/4)O2 + 3,76N2) = mCO2 + (n/2) H2O + (m +n/4) 3.76 N2.

         Начально и конечное состояние реакций реакций горения распространенных газов представлены уравнениями, приведенными в табл. 1 и табл.2

                                           Таблица 1

                  Реакция горения горючих газов в кислороде.

                        Газ

Реакция горения

Метан

СН4 + 2О2→ СО2 + Н2О

Этилен

С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О

Этан

С2Н6 + 3,5О2 → 2СО2 + 3Н2О

Пропилен

С3Н6 + 4,5О2 → 3СО2 + 3Н2О

Пропан

С3Н8 + 5О2 → 3СО2 + 4Н2О

н-Бутилен и изобутилен

С4Н8 + 6О2 → 4СО2 + 4Н2О

н-Бутан и изобутан

С4Н10 + 6,5О2 → 4СО2 + 5Н2О

н-Пентан

С5Н12 + 8О2 → 5СО2 + 6Н2О

   Таблица 2

                         Реакция гоения горючих газов в воздухе.

      Газ

            Реакция горения

Метан

СН4 + 2О2 + 7,52N2 → СО2 + 2Н2О + 7,52N2

Этилен

С2Н4 + 3О2 + 11,28N2 → 2СО2 + 2Н2О + 11,28N2

Этан

С2Н6 + 3,5О2 + 13,16N2 → 2СО2 + 3Н2О + 13,16N2

Пропилен

С3Н6 + 4,5О2 + 16,92N2 → 3СО2 + 3Н2О + 16,92N2

Пропан

С3Н8 + 5О2 + 18,8N2 → 3СО2 + 4Н2О + 18,8N2

н-Бутилен и изобутилен

С4Н8 + 6О2 + 22,56N2 → 4СО2 + 4Н2О + 22,56N2

н-Бутан и изобутан

С4Н10 + 6,5О2 + 24,44N2 → 4СО2 + 5Н2О + 24,44N2

н-Пентан

С5Н12 + 8О2 + 30,08N2 → 5СО2 + 6Н2О + 30,08N2

Инициация реакции

Как было отмечено, сделать это можно двумя способами:

  • С помощью искры, которая должна предоставить всего 0,02 мДж теплоты. Это очень маленькое значение энергии, для сравнения скажем, что аналогичное значение для бензиновой смеси составляет 0,24 мДж, а для метановой — 0,29 мДж. С уменьшением давления энергия инициации реакции растет. Так, при 2 кПа она составляет уже 0,56 мДж. В любом случае, это очень маленькие значения, поэтому водород-кислородная смесь считается легко воспламеняющейся.
  • С помощью температуры. То есть кислород-водородную смесь можно просто нагревать, и выше некоторой температуры она сама воспламенится. Когда это произойдет, зависит от давления и процентного соотношения газов. В широком интервале концентраций при атмосферном давлении реакция самовозгорания происходит при температурах выше 773-850 К, то есть выше 500-577 oC. Это достаточно высокие значения по сравнению с бензиновой смесью, которая начинает самовоспламеняться уже при температурах ниже 300 oC.

Объем

Теперь поговорим про те вещи, про которые нельзя забывать, говоря о продуктах, выбрасываемых при сгорании.

Объем продуктов горения – важная и очень полезная информация, которая, например, поможет определить уровень опасности сгорания того или иного вещества. То есть, зная объем продуктов, можно определить количество вредных соединений, входящих в состав выделившихся газов (как вы помните, большинство продуктов – газы).

Чтобы рассчитать искомый объем, в первую очередь нужно знать, был ли избыток или недостаток окислителя. Если, допустим, кислород содержался в избытке, то вся работа сводится к тому, чтобы составить все уравнения реакции. Следует помнить, что топливо, в большинстве случаев, содержит примеси. После высчитывается по закону сохранения массы количество вещества всех продуктов горения и, учитывая температуру и давление, по формуле Менделеева-Клапейрона, находится сам объем. Конечно, для ничего не смыслящего в химии человека все выше перечисленное выглядит страшно, но на самом деле ничего трудного нет, надо только разобраться. Подробнее на этом останавливаться не стоит, так как статья не об этом. При недостатке кислорода увеличивается сложность расчета – меняются уравнения реакций и сами продукты горения. Кроме того, сейчас используются более сокращенные формулы, но для начала лучше считать представленным способом (если это требуется), чтобы понять смысл вычислений.

Камера сгорания

Ключевая цель при ее проектировании заключается в том, чтобы обеспечить достаточное смешивание топлива и воздуха для смягчения воздействия областей, богатых горючим, и позволить двигателю достичь своих показателей производительности и выбросов. Обнаружено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания полезна для процесса перемешивания и может быть использована для достижения этой цели. Вихрь, создаваемый впускным отверстием, может усиливаться, а поршень может создавать сдавливание, когда он приближается к головке цилиндра, чтобы обеспечить больше турбулентности во время акта сжатия благодаря правильной конструкции чаши в головке поршня.

Конструкция камеры сгорания оказывает наиболее значительное влияние на выбросы твердых частиц. Она также может влиять на несгоревшие углеводороды и СО. Хотя выбросы NOx зависят от конструкции чаши , свойства объемного газа играют очень важную роль в уровнях их выхлопных газов. Однако из-за компромисса с NOx / PM конструкции камер сгорания должны были развиваться по мере уменьшения пределов выбросов NOx. В основном это требуется, чтобы избежать увеличения выбросов PM, которые в противном случае могли бы возникнуть.

Читать также: Лицензия такси выдается на машину или человека

Уголь: разновидности и характеристики

Угли в первую очередь различаются по происхождению. В качестве энергоносителя используют древесный уголь, который получают путем пережигания древесины, а также ископаемое топливо.

Ископаемые угли — топливо, созданное природой. Они состоят из остатков древних растений и битумных масс, которые подверглись целому ряду превращений в процессе опускания под землю на большие глубины. Преобразование исходных веществ в эффективное топливо протекало при высоких температурах и в условиях дефицита кислорода под толщей земли. К ископаемым видам топлива относится бурые и каменные угли, а также антрацит.

Бурые угли

Среди ископаемых углей наиболее молодые — бурые угли. Свое название топливо получило за бурый цвет. Данный вид топлива характеризуется большим количеством летучих примесей и высоким содержанием влаги — до 40%. При этом количество чистого углерода может достигать 70%.

Из-за повышенной влажности у бурого угля низкая температура горения и невысокая теплоотдача. Воспламеняется топливо при 250°С, а температура горения бурых углей достигает 1900 °С. Теплота сгорания составляет приблизительно 3600 ккал/кг.

Как энергоноситель бурый уголь в естественном виде уступает дровам, поэтому его редко применяют для печей и твердотопливных агрегатов в частных домах. Но устойчивым спросом пользуется брикетированное топливо.

Бурые угли

Бурый уголь в брикетах — это топливо, прошедшее специальную подготовку. За счет снижения влажности повышается его энергоэффективность. Теплоотдача брикетированного топлива достигает 5000 ккал/кг.

Каменные угли

Каменные угли старше бурых, их залежи располагаются на глубине до 3 км. В этом виде топлива содержание чистого углерода может достигать 95%, а летучих примесей — до 30%. Влаги этот энергоноситель содержит не более 12%, что положительно влияет на теплоэффективность полезного ископаемого.

Температура горения каменного угля в идеальных условиях достигает 2100°С, но в отопительной печи топливо сжигается максимум при 1000°С. Теплоотдача каменноугольного топлива составляет 7000 ккал/кг. Его сложнее разжечь — для воспламенения требуется нагрев до 400°С.

Каменноугольный энергоноситель чаще остальных применяется для обогрева жилых домов и зданий иного назначения.

Каменный уоль

Антрацит

Самое древнее твердое ископаемое топливо, которое практически не содержит влаги и летучих примесей. Содержание углерода в антраците превышает 95%.

Удельная теплоотдача топлива достигает 8500 ккал/кг — это высший показатель среди углей. В идеальных условиях антрацит сгорает при 2250°С. Воспламеняется он при температуре не менее 600°С — это показатель для самых низкокалорийных видов. Для розжига требуется использовать дрова, чтобы создать необходимый нагрев.

Характеристики антрацита

Антрацит в первую очередь промышленное топливо. Его использование в печи или котле нерационально и дорого. Помимо высокой теплоотдачи к преимуществам антрацита относится низкая зольность и малодымность.

Основное отличие — реакции горения и окисления этанола

Этанол представляет собой спирт, имеющий молекулярную формулу С2ЧАС5ОЙ. Химическая формула этанола является CH3СН2ОЙ. Этанол используется в качестве топлива, так как он может подвергаться реакциям сгорания. Это может также подвергнуться реакциям окисления, чтобы сформировать формы альдегида и формы карбоновой кислоты. Основное различие между реакциями горения и окисления этанола состоит в том, что Реакции горения этанола всегда производят тепло и свет, тогда как реакции окисления этанола не всегда производят тепло и свет.

Ключевые области покрыты

1. Каковы реакции горения этанола       — определение, свойства, реакции2. Каковы реакции окисления этанола       — определение, свойства, реакции3. В чем разница между реакциями горения и окисления этанола       — Сравнение основных различий

Ключевые термины: альдегид, биотопливо, диоксид углерода, окись углерода, карбоновая кислота, реакция горения, полное горение, полное окисление, этанол, бензин, неполное горение, неполное окисление, реакция окисления

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно. Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон 31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67) 44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72) 44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67) 43,6
Бензол 40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73) 43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73) 43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород) 9,2
Керосин авиационный 42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68) 43,7
Ксилол 43,2
Мазут высокосернистый 39
Мазут малосернистый 40,5
Мазут низкосернистый 41,7
Мазут сернистый 39,6
Метиловый спирт (метанол) 21,1
н-Бутиловый спирт 36,8
Нефть 43,5…46
Нефть метановая 21,5
Толуол 40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452) 44
Этиленгликоль 13,3
Этиловый спирт (этанол) 30,6

Пепел, зола, копоть, сажа, уголь

Копоть, или сажа – остатки углерода, который не вступил в реакцию, по разным причинам. Сажу называют также амфотерным углеродом.

Зола, или пепел – мелкие частицы неорганических солей, не сгоревших или не разложившихся при температуре горения. При выгорании топлива эти микросоединения переходят во взвешенное состояние или скапливаются внизу.

А уголь – это продукт неполного сгорания дерева, то есть не сгоревшие его остатки, но при этом еще способные гореть.

Конечно, это далеко не все соединения, которые выделятся при сгорании тех или иных веществ. Перечислить их всех нереально, да и не нужно, потому что другие вещества выделяются в ничтожно малых количествах, и только при окислении определенных соединений.

Температура реакции горения

Теперь мы подошли непосредственно к ответу на вопрос, какая низшая температура сгорания водорода. Она составляет 2321 К или 2048 oC для смеси с 19,6 % H2. То есть температура горения водорода в воздухе выше 2000 oC (для других концентраций она может достигать 2500 oC), и в сравнении с бензиновой смесью — это огромная цифра (для бензина около 800 oC). Если сжигать водород в чистом кислороде, то температура пламени будет еще выше (до 2800 oC).

Столь высокая температура пламени представляет еще одну проблему в использовании этой реакции в качестве источника энергии, поскольку не существует в настоящее время сплавов, которые могли бы работать длительное время в таких экстремальных условиях.

Конечно, эта проблема решается, если использовать хорошо продуманную систему охлаждения камеры, где происходит горение водорода.

Классификация

Виды горения классифицируются по разным признакам. Например, определение типа процесса зависит от скорости, с которой двигается смесь горения. Такое различие позволяет выделять медленные (дефлаграцию) и детонационные виды горения. Волны первого вида способны распространяться с дозвуковой скоростью, а химическая реакция поддерживается при помощи нагрева реагентов, которые образуют ударную волну. Нагревание, в свою очередь, отвечает за движение волны от источника (ее распространение). Медленное горение бывает ламинарным и турбулентным. Детонация всегда происходит в турбулентной форме. Виды горения газов, твердых веществ и жидкостей могут обладать некоторыми особенностями протекания процесса. Однако это не является важным фактором, определяющим условия их классификации.

Безопасность горения

Это важная характеристика воспламеняющейся смеси, поскольку она позволяет судить о том, происходит реакция спокойно, и можно ее контролировать, либо процесс имеет взрывной характер. От чего зависит скорость горения? Конечно же, от концентрации реагентов, от давления, а также от количества энергии «затравки».

К большому сожалению, водород в широком интервале концентраций способен к взрывному горению. В литературе приводятся следующие цифры: 18,5-59 % водорода в воздушной смеси. Причем на краях этого предела в результате детонации выделяется наибольшее количество энергии на единицу объема.

Отмеченный характер горения представляет большую проблему для использования этой реакции в качестве контролируемого источника энергии.

Что такое водород?

Прежде чем рассматривать вопрос, какая температура сгорания водорода, необходимо вспомнить, что собой представляет это вещество.

Водород — это самый легкий химический элемент, состоящий всего из одного протона и одного электрона. При нормальных условиях (давление 1 атм., температура 0 oC) он присутствует в газообразном состоянии. Его молекула (H2) образована 2 атомами этого химического элемента. Водород является 3-м по распространенности элементом на нашей планете, и 1-м во Вселенной (около 90 % всей материи).

Водородный газ (H2) не имеет запаха, вкуса и цвета. Он не токсичен, однако, когда содержание его в атмосферном воздухе составляет несколько процентов, то человек может испытывать удушье, по причине недостатка кислорода.

Любопытно отметить, что хотя с химической точки зрения все молекула H2 идентичны, физические свойства их несколько отличаются. Дело все в ориентации спинов электронов (они ответственны за появление магнитного момента), которые могут быть параллельными и антипараллельными, такую молекулу называют орто- и параводородом, соответственно.

Что такое удельная теплота сгорания

Мы уже знаем, что при горении выделяется теплота (тепловая энергия).

Количество теплоты, которое мы получим при сгорании, будет отличаться для разных видов топлива. Одно топливо будет выделять больше энергии, другое – меньше.

Чтобы сравнивать горючие вещества между собой, удобно сжигать 1 килограмм топлива и измерять выделяемое количество теплоты.

Примечание: Не путайте теплоту и температуру. Теплота – это тепловая энергия. Любую энергию измеряют в Джоулях. А температуру измеряют в градусах.

\(\large q \left( \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\right)\) – удельная теплота сгорания.

Примечание: Удельная теплота сгорания —  это тепловая энергия, которая выделяется при полном сгорании 1 кг. топлива. Ранее мы уже сталкивались с (ссылка).

Удельную теплоту сгорания некоторых веществ можно найти в справочнике физики.

Горение веществ на воздухе и в кислороде

Вы уже знаете, что в состав окружающего нас воздуха входит кислород. Поэтому многие вещества горят не только в чистом кислороде, но и на воздухе.

Горение на воздухе протекает чаще всего гораздо медленнее, чем в чистом кислороде. Происходит это потому, что в воздухе лишь одна пятая часть по объему приходится на кислород. Если уменьшить доступ воздуха к горящему предмету (а следовательно, уменьшить доступ кислорода), горение замедляется или прекращается. Отсюда понятно, почему для тушения загоревшегося предмета на него следует набросить, например, одеяло или плотную тряпку.

При пожарах для тушения горящих предметов часто используют пену (рис. 84). Она обволакивает горящий предмет и прекращает доступ к нему кислорода. Горение сначала замедляется, а затем прекращается совсем.

Некоторые вещества, быстро сгорающие в кислороде, на воздухе не горят вообще. Так, если нагреть железную проволоку на воздухе даже до белого каления, она все равно не станет гореть, тогда как в чистом кислороде быстро сгорает с образованием раскаленных искр.

Краткие выводы урока:

  1. При обычных условиях кислород — газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса, плохо растворимый в воде.
  2. Кислород обладает высокой химической активностью. Он вступает в химические реакции со многими простыми и сложными веществами.
  3. Химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света, называют реакциями горения.
  4. В чистом кислороде вещества горят намного быстрее, чем на воздухе.

Надеюсь урок 18 «Физические и химические свойства кислорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий