Co to jest ogień?
Ogień jest widocznym efektem procesu spalania – specjalnego rodzaju reakcji chemicznej. Zachodzi ona pomiędzy tlenem zawartym w powietrzu a jakimś paliwem. Produkty reakcji chemicznej są zupełnie inne niż materiał wyjściowy.
Paliwo musi być podgrzane do temperatury zapłonu, aby nastąpiło spalanie. Reakcja będzie przebiegać tak długo, jak długo będzie wystarczająca ilość ciepła, paliwa i tlenu. Jest to znane jako trójkąt ogniowy.
Spalanie ma miejsce, gdy paliwo reaguje z tlenem w celu uwolnienia energii cieplnej. Spalanie może być powolne lub szybkie w zależności od ilości dostępnego tlenu. Spalanie, którego wynikiem jest płomień, jest bardzo szybkie i nazywane jest spalaniem. Spalanie może zachodzić tylko pomiędzy gazami.
Reakcja chemiczna w procesie spalania
Paliwa mogą być ciałami stałymi, cieczami lub gazami. Podczas reakcji chemicznej, która wytwarza ogień, paliwo jest podgrzewane do takiego stopnia, że (jeśli nie jest już gazem) uwalnia gazy ze swojej powierzchni.
Tylko gazy mogą reagować w procesie spalania. Gazy składają się z cząsteczek (grup atomów). Gdy gazy te są wystarczająco gorące, cząsteczki gazów rozpadają się, a fragmenty cząsteczek łączą się z tlenem z powietrza, tworząc nowe cząsteczki produktów – cząsteczki wody (H2O) i cząsteczki dwutlenku węgla (CO2) – oraz inne produkty, jeśli spalanie nie jest całkowite.
Ciepło wytworzone w wyniku reakcji jest tym, co podtrzymuje ogień. Ciepło płomienia utrzymuje pozostałe paliwo w temperaturze zapłonu. Płomień zapala wydzielające się gazy, a ogień rozprzestrzenia się. Tak długo, jak jest wystarczająca ilość paliwa i tlenu, ogień utrzymuje się w ogniu.
Paliwo + tlen (z powietrza) = produkty spalania (głównie CO2 + H2O) + energia cieplna.
Zupełne spalanie
W zupełnym spalaniu, palące się paliwo wytwarza tylko wodę i dwutlenek węgla (bez dymu lub innych produktów). Płomień jest zazwyczaj niebieski. Aby tak się stało, musi być wystarczająco dużo tlenu, aby całkowicie połączyć się z gazem paliwowym.
Wielu z nas używa gazu metanowego (CH4), powszechnie znanego jako gaz ziemny, w domu do gotowania. Kiedy gaz jest podgrzewany (przez płomień lub iskrę) i jeśli jest wystarczająco dużo tlenu w atmosferze, cząsteczki rozpadną się i zreformują całkowicie jako woda i dwutlenek węgla.
| CH4(g) | + | 2O2(g) | + | ciepło | → | CO2(g) | + | 2H2O(g) | + | ciepło |
| metan | + | tlen | + | ciepło | → | dwutlenek węgla | + | woda | + | ciepło |
Spalanie niezupełne
Jeżeli podczas reakcji chemicznej nie jest dostępna wystarczająca ilość tlenu, następuje spalanie niezupełne i powstają produkty, takie jak węgiel (C) i tlenek węgla (CO), a także woda i dwutlenek węgla. Podczas spalania niezupełnego uwalnia się mniej energii cieplnej niż podczas spalania zupełnego.
W przypadku spalania niezupełnego, płonący płomień jest zazwyczaj żółty lub pomarańczowy i pojawia się dym.
Podczas spalania niezupełnego, płomień jest zazwyczaj żółty lub pomarańczowy i pojawia się dym.