Kodėl ugnis karšta? Kaip karšta?

Gaisras yra karštas, nes šiluminė energija (šiluma) išsiskiria, kai nutrūksta cheminės jungtys ir susidaro per degimas reakcija. Deginimas paverčia degalus ir deguonį anglies dioksidu ir vandeniu. Energija yra Reikėtų pradėti reakciją, sulaužydami ryšius degaluose ir tarp deguonies atomų, bet daug išleidžiama daugiau energijos kai atomai jungiasi kartu su anglies dioksidu ir vandeniu.

Kuras + deguonis + energija → anglies dioksidas + vanduo + daugiau energijos

Ir lengvas, ir šiluma išsiskiria kaip energija. Liepsnos yra matomi šios energijos įrodymai. Liepsnos susideda daugiausia karštų dujų. Kamščiai švyti, nes medžiaga yra pakankamai karšta, kad skleidžia kaitrinę šviesą (panašiai kaip viryklės degiklis), o liepsna skleidžia šviesą iš jonizuotų dujų (kaip fluorescencinė lemputė). Židinys yra matomas degimo reakcijos požymis, tačiau šiluminė energija (šiluma) taip pat gali būti nematoma.

Trumpai tariant: ugnis yra karšta, nes degaluose kaupiama energija išsiskiria staiga. Energijos, reikalingos cheminei reakcijai pradėti, yra daug mažiau nei išleidžiamos energijos.

Pagrindiniai išpardavimai: Kodėl ugnis karšta?

Nėra vienos ugnies temperatūros, nes išsiskiriančios šiluminės energijos kiekis priklauso nuo kelių veiksniai, įskaitant degalų cheminę sudėtį, deguonies prieinamumą ir liepsnos dalį išmatuota. Medienos gaisras gali viršyti 1100 ° C (2012 m. Pagal Fahrenheitą), tačiau skirtingų rūšių mediena dega skirtinga temperatūra. Pavyzdžiui, pušys gamina daugiau nei dvigubai daugiau šilumos nei eglė ar gluosniai, o sausa mediena dega karščiau nei žalia mediena. Propanas ore dega panašioje temperatūroje (1980 ° C), o deguonis yra daug karštesnis (2820 ° C). Kiti degalai, tokie kaip acetilenas deguonyje (3100 ° C), dega karščiau nei bet kokia mediena.

Gaisro spalva yra apytikslė, kiek ji karšta. Giliai raudona ugnis yra apie 600–800 ° C (1112–1800 ° Farenheito), oranžinės geltonos - apie 1100 ° C. (2012 m. Farenheitas), o balta liepsna vis dar karštesnė, jos temperatūra svyruoja nuo 1300–1500 Celsijaus (2400–2700 ° Farenheitas). Mėlyna liepsna yra pati šilčiausia iš visų, svyruojančių 1400–1650 ° C (2600–3000 ° Farenheito) temperatūroje. „Bunsen“ degiklio mėlyna dujų liepsna yra daug karštesnė nei geltona liepsna iš vaško žvakės!

Šilčiausia liepsnos dalis yra didžiausio degimo taškas, ty mėlynoji liepsnos dalis (jei liepsna dega tokia karšta). Tačiau daugumai studentų, atliekančių gamtos mokslų eksperimentus, liepiama naudoti liepsnos viršų. Kodėl? Kadangi karštis kyla, todėl liepsnos kūgio viršus yra geras energijos kaupimo taškas. Taip pat liepsnos kūgio temperatūra yra gana vienoda. Kitas būdas įvertinti daugiausiai šilumos reikalaujančią liepsnos dalį.

Visų laikų karščiausia liepsna buvo 4990 ° C. Ši ugnis susidarė naudojant dicianacetileną kaip kurą ir ozoną kaip oksidatorių. Taip pat gali būti šauna ugnis. Pvz., Naudojant reguliuojamą oro ir kuro mišinį, gali susidaryti liepsna, esanti apie 120 ° C. Kadangi vėsi liepsna vos neviršija vandens virimo taško, šio tipo ugnį sunku išlaikyti ir ji lengvai užges.

Sužinokite daugiau apie ugnį ir liepsnas vykdydami įdomius mokslo projektus. Pvz., Sužinokite, kaip metalų druskos paveikia liepsnos spalvą darydamas žalią ugnį. Naudokite chemiją pradėkite ugnį nenaudodami degtukų. Ar tikrai norite sukurti įdomų projektą? Duok ugnies kvėpavimas.

• Schmidt-Rohr, K (2015). Kodėl deginimai visada yra egzoterminiai, išeinantis apie 418 kJ vienam moliui O₂". Dž. Chem. Edukacija. 92 (12): 2094–99. doi:10.1021 / acs.jchemed.5b00333