что горит коптящим пламенем

Химия пламени

Чем проклинать тьму,
лучше зажечь хотя бы
одну маленькую свечу.
Конфуций

В начале

Первые попытки понять механизм горения связаны с именами англичанина Роберта Бойля, француза Антуана Лорана Лавуазье и русского Михаила Васильевича Ломоносова. Оказалось, что при горении вещество никуда не «исчезает», как наивно полагали когда-то, а превращается в другие вещества, в основном газообразные и потому невидимые. Лавуазье в 1774 году впервые показал, что при горении из воздуха уходит примерно пятая его часть. В течение XIX века ученые подробно исследовали физические и химические процессы, сопровождающие горение. Необходимость таких работ была вызвана прежде всего пожарами и взрывами в шахтах.

Существуют два вида пламени. Топливо и окислитель (чаще всего кислород) могут принудительно или самопроизвольно подводиться к зоне горения порознь и смешиваться уже в пламени. А могут смешиваться заранее — такие смеси способны гореть или даже взрываться в отсутствие воздуха, как, например, пороха, пиротехнические смеси для фейерверков, ракетные топлива. Горение может происходить как с участием кислорода, поступающего в зону горения с воздухом, так и при помощи кислорода, заключенного в веществе-окислителе. Одно из таких веществ — бертолетова соль (хлорат калия KClO₃); это вещество легко отдает кислород. Сильный окислитель — азотная кислота HNO₃: в чистом виде она воспламеняет многие органические вещества. Нитраты, соли азотной кислоты (например, в виде удобрения — калийной или аммиачной селитры), легко воспламеняются, если смешаны с горючими веществами. Еще один мощный окислитель, тетраоксид азота N₂O₄ — компонент ракетных топлив. Кислород могут заменить и такие сильные окислители, как, например, хлор, в котором горят многие вещества, или фтор. Чистый фтор — один из самых сильных окислителей, в его струе горит вода.

Цепные реакции

Основы теории горения и распространения пламени были заложены в конце 20-х годов прошлого столетия. В результате этих исследований были открыты разветвленные цепные реакции. За это открытие отечественный физикохимик Николай Николаевич Семенов и английский исследователь Сирил Хиншельвуд были в 1956 году удостоены Нобелевской премии по химии. Более простые неразветвленные цепные реакции открыл еще в 1913 году немецкий химик Макс Боденштейн на примере реакции водорода с хлором. Суммарно реакция выражается простым уравнением H₂ + Cl₂ = 2HCl. На самом деле она идет с участием очень активных осколков молекул — так называемых свободных радикалов. Под действием света в ультрафиолетовой и синей областях спектра или при высокой температуре молекулы хлора распадаются на атомы, которые и начинают длинную (иногда до миллиона звеньев) цепочку превращений; каждое из этих превращений называется элементарной реакцией:

Cl + H₂ → HCl + H,
H + Cl₂ → HCl + Cl и т. д.

На каждой стадии (звене реакции) происходит исчезновение одного активного центра (атома водорода или хлора) и одновременно появляется новый активный центр, продолжающий цепь. Цепи обрываются, когда встречаются две активные частицы, например Cl + Cl → Cl₂. Каждая цепь распространяется очень быстро, поэтому, если генерировать «первоначальные» активные частицы с высокой скоростью, реакция пойдет так быстро, что может привести к взрыву.

Таким образом, за ничтожный промежуток времени одна активная частица (атом H) превращается в три (атом водорода и два гидроксильных радикала OH), которые запускают уже три цепи вместо одной. В результате число цепей лавинообразно растет, что моментально приводит к взрыву смеси водорода и кислорода, поскольку в этой реакции выделяется много тепловой энергии. Атомы кислорода присутствуют в пламени и при горении других веществ. Их можно обнаружить, если направить струю сжатого воздуха поперек верхней части пламени горелки. При этом в воздухе обнаружится характерный запах озона — это атомы кислорода «прилипли» к молекулам кислорода с образованием молекул озона: О + О₂ = О₃, которые и были вынесены из пламени холодным воздухом.

Возможность взрыва смеси кислорода (или воздуха) со многими горючими газами — водородом, угарным газом, метаном, ацетиленом — зависит от условий, в основном от температуры, состава и давления смеси. Так, если в результате утечки бытового газа на кухне (он состоит в основном из метана) его содержание в воздухе превысит 5%, то смесь взорвется от пламени спички или зажигалки и даже от маленькой искры, проскочившей в выключателе при зажигании света. Взрыва не будет, если цепи обрываются быстрее, чем успевают разветвляться. Именно поэтому была безопасной лампа для шахтеров, которую английский химик Хэмфри Дэви разработал в 1816 году, ничего не зная о химии пламени. В этой лампе открытый огонь был отгорожен от внешней атмосферы (которая могла оказаться взрывоопасной) частой металлической сеткой. На поверхности металла активные частицы эффективно исчезают, превращаясь в стабильные молекулы, и потому не могут проникнуть во внешнюю среду.

Полный механизм разветвленно-цепных реакций очень сложен и может включать более сотни элементарных реакций. К разветвленно-цепным относятся многие реакции окисления и горения неорганических и органических соединений. Таковой же будет и реакция деления ядер тяжелых элементов, например плутония или урана, под воздействием нейтронов, которые выступают аналогами активных частиц в химических реакциях. Проникая в ядро тяжелого элемента, нейтроны вызывают его деление, что сопровождается выделением очень большой энергии; одновременно из ядра вылетают новые нейтроны, которые вызывают деление соседних ядер. Химические и ядерные разветвленно-цепные процессы описываются сходными математическими моделями.

Что надо для начала

Чтобы началось горение, нужно выполнить ряд условий. Прежде всего, температура горючего вещества должна превышать некое предельное значение, которое называется температурой воспламенения. Знаменитый роман Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» назван так потому, что примерно при этой температуре (233°C) загорается бумага. Это «температура воспламенения», выше которой твердое топливо выделяет горючие пары или газообразные продукты разложения в количестве, достаточном для их устойчивого горения. Примерно такая же температура воспламенения и у сухой сосновой древесины.

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и от условий горения. Так, температура в пламени метана на воздухе достигает 1900°C, а при горении в кислороде — 2700°C. Еще более горячее пламя дают при сгорании в чистом кислороде водород (2800°C) и ацетилен (3000°C). Недаром пламя ацетиленовой горелки легко режет почти любой металл. Самую же высокую температуру, около 5000°C (она зафиксирована в Книге рекордов Гиннесса), дает при сгорании в кислороде легкокипящая жидкость — субнитрид углерода С₄N₂ (это вещество имеет строение дицианоацетилена NC–C=C–CN). А по некоторым сведениям, при горении его в атмосфере озона температура может доходить до 5700°C. Если же эту жидкость поджечь на воздухе, она сгорит красным коптящим пламенем с зелено-фиолетовой каймой. С другой стороны, известны и холодные пламена. Так, например, горят при низких давлениях пары фосфора. Сравнительно холодное пламя получается и при окислении в определенных условиях сероуглерода и легких углеводородов; например, пропан дает холодное пламя при пониженном давлении и температуре от 260–320°C.

Только в последней четверти ХХ века стал проясняться механизм процессов, происходящих в пламени многих горючих веществ. Механизм этот очень сложен. Исходные молекулы обычно слишком велики, чтобы, реагируя с кислородом, непосредственно превратиться в продукты реакции. Так, например, горение октана, одного из компонентов бензина, выражается уравнением 2С₈Н₁₈ + 25О₂ = 16СО₂ + 18Н₂О. Однако все 8 атомов углерода и 18 атомов водорода в молекуле октана никак не могут одновременно соединиться с 50 атомами кислорода: для этого должно разорваться множество химических связей и образоваться множество новых. Реакция горения происходит многостадийно — так, чтобы на каждой стадии разрывалось и образовывалось лишь небольшое число химических связей, и процесс состоит из множества последовательно протекающих элементарных реакций, совокупность которых и представляется наблюдателю как пламя. Изучать элементарные реакции сложно прежде всего потому, что концентрации реакционно-способных промежуточных частиц в пламени крайне малы.

Внутри пламени

Оптическое зондирование разных участков пламени с помощью лазеров позволило установить качественный и количественный состав присутствующих там активных частиц — осколков молекул горючего вещества. Оказалось, что даже в простой с виду реакции горения водорода в кислороде 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О происходит более 20 элементарных реакций с участием молекул О₂, Н₂, О₃, Н₂О₂, Н₂О, активных частиц Н, О, ОН, НО₂. Вот, например, что написал об этой реакции английский химик Кеннет Бэйли в 1937 году: «Уравнение реакции соединения водорода с кислородом — первое уравнение, с которым знакомится большинство начинающих изучать химию. Реакция эта кажется им очень простой. Но даже профессиональные химики бывают несколько поражены, увидев книгу в сотню страниц под названием «Реакция кислорода с водородом», опубликованную Хиншельвудом и Уильямсоном в 1934 году». К этому можно добавить, что в 1948 году была опубликована значительно большая по объему монография А. Б. Налбандяна и В. В. Воеводского под названием «Механизм окисления и горения водорода».

Современные методы исследования позволили изучить отдельные стадии подобных процессов, измерить скорость, с которой различные активные частицы реагируют друг с другом и со стабильными молекулами при разных температурах. Зная механизм отдельных стадий процесса, можно «собрать» и весь процесс, то есть смоделировать пламя. Сложность такого моделирования заключается не только в изучении всего комплекса элементарных химических реакций, но и в необходимости учитывать процессы диффузии частиц, теплопереноса и конвекционных потоков в пламени (именно последние устраивают завораживающую игру языков горящего костра).

Откуда все берется

Основное топливо современной промышленности — углеводороды, начиная от простейшего, метана, и кончая тяжелыми углеводородами, которые содержатся в мазуте. Пламя даже простейшего углеводорода — метана может включать до ста элементарных реакций. При этом далеко не все из них изучены достаточно подробно. Когда горят тяжелые углеводороды, например те, что содержатся в парафине, их молекулы не могут достичь зоны горения, оставаясь целыми. Еще на подходе к пламени они из-за высокой температуры расщепляются на осколки. При этом от молекул обычно отщепляются группы, содержащие два атома углерода, например С₈Н₁₈ → С₂Н₅ + С₆Н₁₃. Активные частицы с нечетным числом атомов углерода могут отщеплять атомы водорода, образуя соединения с двойными С=С и тройными С≡С связями. Было обнаружено, что в пламени такие соединения могут вступать в реакции, которые не были ранее известны химикам, поскольку вне пламени они не идут, например С₂Н₂ + О → СН₂ + СО, СН₂ + О₂ → СО₂ + Н + Н.

Постепенная потеря водорода исходными молекулами приводит к увеличению в них доли углерода, пока не образуются частицы С₂Н₂, С₂Н, С₂. Зона сине-голубого пламени обусловлена свечением в этой зоне возбужденных частиц С₂ и СН. Если доступ кислорода в зону горения ограничен, то эти частицы не окисляются, а собираются в агрегаты — полимеризуются по схеме С₂Н + С₂Н₂ → С₄Н₂ + Н, С₂Н + С₄Н₂ → С₆Н₂ + Н и т. д.

Источник

Почему ацетилен горит коптящим пламенем?

Потому что кислорода содержащегося в воздухе не хватает для полного сгорания ацетилена, не окисленный углерод выделяется в виде сажи, которая, по сути, и является копотью. В кислородной среде ацетилен сгорает полностью и не коптит, что можно наблюдать при резке металла ацетиленовым резаком.

В составе ацетилена большая массовая доля углерода. Он не успевает сгорать и выделяется в виде сажи, отчего коптит очень сильно. Причем смесь с кислородом может быть и взрывчатой при больших концентрациях, а также пламя очень яркое. Можно наблюдать такое явление, как горение снега. В итоге от горения ацетилена много копоти и сажи.

Как и где происходит очищение души ни кто не знает точно. Она (душа) очищается явно не самим огнем, а наблюдение за огнем помогает человеку в этот момент избавиться от лишних мыслей (возможно это один из способов медитации), подумать о чем-то своем, проанализировать свои поступки, подумать о главном в жизни, очистить мысли и выбрать правильный путь. Конечно тут без Всевышнего не обходится. Надо время от времени в спокойной обстановке подумать о том куда идешь и огонь, вода в этом будут помошниками.

Разлука действительно может, как ветер, разжечь отношения. Когда человек постоянно рядом к этому привыкаешь и иногда перестаешь ценить, а когда происходит временная разлука, то вы начинаете скучать, ощущать нехватку любимого человека. Появляется время на переосмысление отношений вдали от второй половины, вспоминается только лучшее. Но, если вы расстаетесь, чтобы сделать паузу в отношениях, то главное, если вы не хотите потерять человека, то эту паузу не затягивать. Ведь вполне может быть, что ваша половина привыкнет жить без вас, оценит преимущества свободной жизни и не захочет возвращаться. Если верить психологам, то после такого расставания женщины вначале чувствуют подъем и энергию, а потом начинают скучать, а мужчины наоборот, вначале скучают, а потом привыкают. Так что для «огонька» в отношениях достаточно иногда проводить время отдельно от половины, например, съездить куда-то отдельно.)

Источник

Распознавание пластмасс

Твёрдый, в тонком
слое бесцветный, прозрачный, жирный на ощупь, напоминает парафин

Размягчается, можно вытянуть нити

Горит синеватым пламенем, распространяя слабый запах горящего парафина. Вне пламени продолжает гореть

Обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия

Относительно мягкий, эластичный. При пониженной температуре становится твёрдым и хрупким. Цвет различный.

Размягчается
при 60-70 °С, а при
100-120°С разлагается

Горит коптящим пламенем.
Вне пламени
не горит. При горении чувствуется острый запах хлородорода.

Влажная лакмусовая бумажка окрашивается в красный
цвет.

Медная проволока с образцом пластмассы, окрашивает пламя в зеленый цвет

Твёрдый, хрупкий, почти прозрачный или непрозрачный. Цвет различный

Горит коптящим пламенем, распространяя специфический сладковатый запах стирола. Вне пламени продолжат гореть.

Обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия

Относительно твёрдый, прозрачный

Горит желтым с синей каймой у краёв пламенем, с характерным потрескиванием, распространяя резкий запах сложных эфиров

Обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия

Эластичный, относительно мягкий, прозрачный материал

Горит очень быстро, оставляя следы золы, с характерным запахом камфоры

Фенолформальдегидные смолы (фенопласты)

Твёрдый, хрупкий материал тёмного цвета с блестящей поверхностью.

Разлагается при сильном нагревании. Не размягчается.

Загораются с трудом, обугливаются, распространяя резкий запах фенола, вне пламени постепенно гаснут.

Мочевиноформальдегидные смолы (аминопласты

Твёрдый, хрупкий материал различного цвета

Разлагается при сильном нагревании. Не размягчается.

Почти не горят, обугливаются, распространяя резкий запах.

Реакции на продукты разложения

Действие кислот и щелочей при 18 – 200

Хлопок (основа целлюлоза)

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в красный цвет

Горит быстро, с запахом жженой бумаги. После горения остается серый пепел

Растворяется, образуя бесцветный раствор

Набухает, не растворяется

Вискозное (основа целлюлоза)

См. хлопок. (отличается по тактильным ощущениям: хлопок мягкий, вискоза шелковистая на ощупь)

Натуральный шелк (основа белок)

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в синий цвет

Горят медленно, с запахом жженых перьев. После горения образуется хрупкий шарик черного цвета, растирающийся в порошок

Набухают и окрашиваются в желтый цвет

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в красный цвет

Горит быстро, образуя нехрупкий спекшийся шарик темно-бурого цвета. Кисловатый запах. Вне пламени не горит.

Растворяется, образуя бесцветный раствор

Омыляется, принимая желтоватый оттенок и растворяется

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в синий цвет

Горит коптящим пламенем с образованием темного твердого блестящего шарика. При горении распространяется неприятный запах.

Растворяется, давая бесцветный раствор.

Не изменяет цвета лакмусовой бумаги. На стенках пробирки образуется жёлтое кольцо

Горит коптящим пламенем с образованием темного твердого блестящего шарика. Вытягиваются нити.

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в красный цвет, даёт осадок с AgNO3

Горит небольшим коптящим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. Вне пламени не горит.

Окрашивает влажную лакмусовую бумагу в синий цвет

Горит, образуя темный рыхлый неблестящий шарик

Не растворяется, при кипячении волокна краснеют

Источник

Газ горит красным цветом вместо синего: возможные причины и способы их устранения

Эксплуатируя газовую конфорку владельцев начинает интересовать, почему газ горит красным пламенем на плите? Изменившаяся окраска пламени говорит о нарушениях работы. В статье мы подобрали все причины и решения.

Почему изменяется цвет пламени газа на плите

Не редко у хозяек газ горит красным пламенем, переходя в оттенки желто зеленого. Сейчас выясним, что это за неполадки могут быть.

Красный

Красное пламя появляется когда сгорание газа не качественное. Причиной может быть плохая газовая смесь (дешевые соединения) либо грязь внутри плитки.

Для домашнего использования подходит пропан и природный газ. Они выделяют мало углекислого газа при сгорании, поэтому не опасны для здоровья. При использовании другого вида топлива, людей начинает тошнить, появляется слабость с недомоганием, а в крайних случаях – удушье.

Именно красный газ является самым опасным. И означает серьезное нарушение, которое может устранить специалист. Такой цвет встречается реже, чем желто-оранжевый, поэтому вы сразу поймете – пора звонить в специализированную службу по газу.

План действий: перекройте газ, выключите плитку и ожидайте газовых мастеров.

Оранжево-желтый

Данный цвет пламени встречается чаще всего и исчезает самостоятельно через некоторое время. Из-за этого цвета не нужно сильно переживать. Чаще всего нарушение устраняется самостоятельно.

Бывает и такое, что плитка, купленная около года назад уже горит не синим при работе – это может означать, что причина не в низком качестве сгорания газа. Для хорошей работы газ из конфорки должен получать достаточное количество кислорода.
Причиной вполне могут быть засорившиеся конфорки. Все новые плитки продаются, обработанные специальным маслом. И это способствует прилипанию мелкого мусора, поэтому подача воздуха может ограничиваться и появляться оранжево-желтые тона.

Используйте плитку в стандартном режиме. Когда масло сгорит – проблема уйдет. Добавив регулярную чистку, ваша плитка загорит синим пламенем скорее.

Ещё одной причиной может стать неверное положение заслонки на конфорке. Она может сместиться из-за недостаточно продуманной формы от производителя, создавая недостаточность кислорода.

Необходимо поправить заслонку так, чтобы она встала на свое место.
Будьте аккуратны, чтобы не допустить ожогов.

Проблема возникает часто у старой плиты (часто значит, несколько месяцев и не устраняется передвижением заслонки), которая стала эксплуатироваться более года назад, в этом случае безопаснее будет вызвать мастера для устранения недочета.
Дело в том, что огонь может гаснуть полностью, а в комнате станет накапливаться газ.
Ни в коем случае нельзя допускать скопления газа в духовке – вы не уследите и взлетите со всем зданием.

Причины, провоцирующие неполадку

Причина №1 — не полностью горит газ

Необходимый цвет для оптимальной работы – синий. Остальные оттенки говорят о неполадках.

Ещё одно основание плохой работы — недостаточность воздуха. При работе газовой плитки нежелательно открывать окна. В остальное время помещение можно и нужно проветривать.

Также специалисты советуют не включать вытяжки одновременно с газовой плиткой. Когда не достаточно воздуха и, при этом включена вытяжка, то тогда будет скапливаться много углекислого газа, негативно отражающегося на здоровье.

Причина №2 – засорение

Остатки от готовки блюд и простая пыль незаметно забивают конфорку. Обычно мытье происходит сверху, а защитная панель, либо подающие трубы много лет не протираются.
Новые плитки загрязняются чаще, чем старые из-за наличия липкой маслянистой пленки. Устранение масла дело не быстрое, а расход в начале работы будет выше из-за задержки подачи воздушных потоков.

Какой цвет пламени газа должен быть при его горении?

Правильное горение природного газа синего оттенка. Когда оборудование исправно и свежего воздуха в помещении достаточно, тогда не будет возникать вопросов, почему газ горит красным пламенем на плите – работа будет на пять с плюсом.

Воздух нужен газу для горения. При оптимальном количестве кислорода в горелке начинается процесс смешивания, позволяющий получить высокое выделение теплоты. Когда газ сгорает не полностью, то начинает выделяться углерод, который окрашивает пламя в желтый цвет.

В этом случае топливо расходуется неправильно, начиная коптить посуду и медленно нагревать ее. Также, выделяемые серные соединения могут впитываться в пищу.

Правила эксплуатации для недопущения повторных нарушений

В основном перемена цвета пламени в оранжево-желтый, зеленый, красный случается из-за недостаточной чистки и ошибок в конструкции.

Эти простые действия минимизируют изменение цвета газа.

Также исключить появление дефектов можно заменяя оборудование со специалистами (они могут делать замену сами или наблюдать за вами). Регулярная диагностика состояния газовщиками позволит продлить службу и не допустить появление нарушений работы. Для самостоятельного контроля можно взять регулятор, он будет отражать состояние смеси газа с воздухом. Так же можно обратится к профессионалам по заправке газовых баллонов, ели вы ими пользуетесь — http://ballonis.ru/s-geliem

Соблюдение инструкций

Бытовой техникой нужно пользоваться по инструкции, и газовая плитка не исключение. Изучив и соблюдая рекомендации производителя, вы делаете эксплуатацию безопасной и продляете жизнь технике.

Правильный уход за техникой

Ниже последовательность чистки при появлении неправильных оттенков у газа.

Перед включением прибора поверхность плиты необходимо протереть насухо.

Для тщательной прочистки оборудования, можно посмотреть на строение в инструкции. Кроме схемы, там описаны варианты прочистки, которые позволят качественно всё организовать.

Пыль и остатки пищи, которые не сразу убирается — начинают плавиться и обугливаться и, тем самым затрудняется последующая чистка.
С каждым включением работа может ухудшается и можно окончательно сломать технику.
Ежедневное мытье конфорок предотвратит их засорение изнутри

Обращаться в газовые компании, тоже не нужно стесняться. Они смогут устранить систематические сбои, дать советы по эксплуатации и продлению срока службы.

Видео урок

Источник