Какая часть пламени самая горячая: Строение пламени | Химия

Все о свечах

Одним из материалов для изготовления свечи является воск, который является углеводородом. Пламя горящей свечи растапливает воск вокруг фитиля. Фитиль работает также, как губка, впитывающая капельки воды, поглощает воск и подает его на поверхности свечи, пока она горит. Это явление называется капиллярностью. Если полотенце положить на край тазика с водой и нечаянно уронить край полотенца в воду, то через некоторое уже вся вода из тазика окажется на полу. Вот такой бытовой пример капиллярности.

При нагревании жидкий воск переходит в газообразное состояние (испаряется). Горение- процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе экзотермических реакций топлива и О2 с выделением тепла.

Уравнения реакции горения:

Восковая свеча           2C15h41COOC31H63+ 139O2=94CO2+ 94h3O

Парафиновая свеча   2C16h44+49O2=32CO2+ 34h3OC17h46+ 26O2=17CO2+ 18h3O

Стеариновая свеча    C17h45COOH+ 26O2=18O2+ 18h3O

Пламя

Посмотрим на пламя свечи на Земле (в условиях гравитации). Пламя имеет каплевидную форму вследствие гравитации и конвекции. Пламя мерцает, и горячие газы поднимаются вверх, а более плотный и холодный воздух, в том числе и кислород опускается вниз ко дну пламени. Этот поток протекает на высоких скоростях и это приводит к турбулентности и нестабильности, которая затрудняет изучение свойств пламени.

Температура внутри пламени неравномерна. Есть более сильно накаленная область, есть менее. Эти зоны можно разглядеть в пламени невооруженным глазом. В районе самого фитиля коричневая точка. Там свет почти не воспринимаем для глаза. Воск тает, выделяются молекулы Н2 и О2 и происходит формирование частиц углерода (С). В темной части пламени температура 3500С-самая холодная часть пламени.

Выше- темная часть пламени с низким содержанием О2, где испаряется парафин, служащая резервуаром для питания следующей зоны, в которой газы подвергаются полному сгоранию. В это зоне температура 6000С -10000С. Это зона термического расщепления, здесь происходит генерация и накопление частиц углерода.

Еще выше- синяя часть горения, расположена в нижней части пламени и по бокам, расположена после «темной» зоны; цвет пламени обусловлен большим количеством кислорода. Температура 12000С: здесь происходит процесс полного сжигания углерода, не успевшего превратиться в СО2. Следующая бесцветная часть пламени-самая горячая зона; температура до 1400°C; почти полное сжигание материала.

Светящаяся зона накладывается на другие зоны: начинается в основной зоне реакции и заканчивается на кончике пламени. углеродные частицы светятся при нагревании желтым светом. Цвет обусловлен свечением частичек сажи (С), уносимых вверх поднимающимся потоком горячего воздуха. В пламени свечи различить отдельные полосы очень легко. Тепловое излучение -положительная обратная связь, поддерживающая горение.

Когда свеча горит, пламя нагревает окружающий воздух, и он начинает подниматься наверх. В то же время холодный воздух и кислород опускаются в основание пламени, заменяя горячий воздух. Холодный воздух нагревается, поднимается и снова заменяется новыми потоками холодного воздуха у основания пламени. Это создает циркуляцию потока холодного воздуха, которую ученые называют конвекцией потока воздуха. Это перемещение воздуха вверх-вниз происходит только в условиях гравитации.

Но вот, в космосе пламя свечи выглядит совсем по-другому. Проводить эксперименты с огнем на космических станциях опасно, но в 1996 г. на МКС «Мир» были сожжены 80 свечей в целях эксперимента по особенностям горения свечи в условиях невесомости. Фарадей, конечно, знать этого не мог, а то лекции его были бы более интересными.

Свеча, сгорающая на Земле за 10 мин, полностью сгорала на станции за 45 мин. Пламя свечи в невесомости было меньше, холоднее (1000 °С) и напоминает половинку яйца слабо голубоватого цвета, так как нет восходящего движения воздуха, содержащего кислород. Чтобы заснять его на видеокамеру, космонавтам пришлось внести в него дополнительно кусочек воска и снять, как он плавится. Горение здесь поддерживается за счет молекулярной диффузии, так как тепловое излучение останавливает процесс, не оставляя дыма, охлаждая его.  Сажи очень мало, т.к. температура пламени более низкая. Свеча горит без дыма. Образуется меньше паров стеарина или парафина, сам фитиль быстрее сгорает. Поэтому для космоса свечи надо делать из состава, имеющего более низкую температуру плавления, иметь несгораемый фитиль из асбеста. В 1997 г. на станции «Мир» произошел пожар, который был потушен выключением вентиляции. На МКС предусмотрено создание специальной лаборатории по изучению процессов горения, т.к. научиться управлять горением, экономя при этом на топливе, – мечта конструкторов тепловых двигателей, всего человечества.

Майкл Фарадей родился в 1791 г в Англии в семье кузнеца и домохозяйки. К науке родители не имели никакого отношения. С 13 лет он стал работать курьером в книжном магазине, затем учеником переплетчика книг. Ему даже пришлось бросить из-за этого школу, хотя она была бесплатной.  Он перечитал все научные книги в этом магазине, затем переделал все опыты. И это все дало сильный толчок в его развитии. А образования хорошего он так и не смог получить, хотя был очень талантлив. Его сильно поддерживала и его семья в этом начинании, особенно брат. Однажды, музыкант, клиент его магазина дал ему приглашение на курс лекций Гемфри Дэви в Королевский институт. Он сходил на них, а потом написал лектору письмецо с просьбой принять его на работу, приложив к нему переплетенные им самим и записанные ранее лекции Дэви. Дэви тоже оказался из бедной аптекарской семьи, был поражен знаниями Фарадея и, как только вакансия появилась, Фарадея приняли на работу. И первые 10 лет Фарадей вместе с Дэви занимался химией. После окончания войны 1812 г. Дэви решил попутешествовать по Европе и прихватил с собой Фарадея. В этом путешествии Фарадей познакомился с Андре-Мари Ампером и Алессандро Вольтой. В 1821 г. Фарадей собрал первый электродвигатель. А что касается самого Майкла Фарадея, то он был членом множества научных обществ и даже в 1830 г. стал членом Петербургской академии наук Российской империи. Ведь все рады были принять к себе такого ученого. Его значительным открытием была электромагнитная индукция, человечество научилось вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Его называли королем экспериментов, так как за свою жизнь он провел 30000 опытов. Во время Крымской войны британское правительство обратилось к нему с просьбой изобрести химическое оружие против русской армии, но Фарадей посчитал это аморальным. Он был скромным человеком. Он два раза отказался от должности президента Королевского общества, от рыцарского звания и от предложения быть похороненным в Вестминстерском аббатстве, рядом с выдающимися людьми. Последние 9 лет своей жизни он жил в шикарном доме дворцового комплекса королевы, который она отдала ему пожизненно и взяла все расходы на себя. Женат он был на сестре своего друга 46 лет. Но детей не было. Умер в возрасте 75 лет за своим письменным столом. Состояние его здоровья было не очень хорошее, так как он предположительно был отравлен парами ртути, с которой проводил опыты.

температурный режим огня в зажигалке, влияющие факторы и классификация

Пламя — это явление, которое вызвано свечением газообразной раскалённой среды. В некоторых случаях оно содержит твёрдые диспергированные вещества и (или) плазму, в которых происходят превращения реагентов физико-химического характера. Именно они и приводят к саморазогреву, тепловыделению и свечению. В газообразной среде пламени содержатся заряженные частицы — радикалы и ионы. Это объясняет существование электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями. На таком принципе построены приборы, которые могут приглушить огонь, изменить его форму или оторвать его от горючих материалов при помощи электромагнитного излучения.

• Виды пламени
• Температура пламени
• Пламя свечи
• Классификация пламени
• Пламя окислительное
• Пламя восстановительное
• Температура огня в зажигалке
• Химический состав и цвет пламени

Виды пламени

Свечение огня делится на два вида:

• несветящиеся;
• светящиеся.

Почти каждое свечение видимо для человеческого глаза, но не каждое способно испускать нужное количество светового потока.

Свечение пламени обуславливается следующими факторами.

1. Температурой.
2. Плотностью и давлением газов, которые участвуют в реакции.
3. Наличием твёрдого вещества.

Наиболее общая причина свечения — это присутствие в пламени твёрдого вещества.

Многие газы горят слабо светящимся или несветящимся пламенем. Из них наиболее распространены сероводород (пламя голубого цвета как при горении), аммиак (бледно-жёлтое), метан, окись углерода (пламя бледно-голубого цвета), водород. Пары летучих некоторых жидкостей горят едва светящимся пламенем (спирт и сероуглерод), а пламя ацетона и эфира становится немного коптящим из-за небольшого выделения углерода.

Температура пламени

Для разных горючих паров и газов температура пламени неодинакова. А ещё неодинакова температура разных частей пламени, а область полного сгорания имеет более высокие показатели температуры.

Некоторое количество горючего вещества при сжигании выделяет определённое количество теплоты. Если строение вещества известно, то можно рассчитать объём и состав полученных продуктов горения. А если знать удельную теплоту этих веществ, то можно рассчитать ту максимальную температуру, которую достигнет пламя.

Стоит помнить о том, что если вещество горит в воздухе, то на каждый объём вступающего в реакцию кислорода приходится четыре объёма инертного азота. А так как в пламени присутствует азот, он нагревается теплотой, которая выделяется при реакции. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что температура пламени будет состоять из температуры продуктов горения и азота.

Невозможно точно определить температуру, но можно это сделать приблизительно, так как удельная теплота изменяется с температурой.

Вот некоторые показатели по температуре открытого огня в разных материалах.

1. Горение магния — 2200 градусов.
2. Горение спирта не превышает температуры 900 градусов.
3. Горение бензина — 1300−1400 градусов.
4. Керосина — 800, а в среде чистого кислорода — 2000 градусов.
5. Горение пропан-бутана может достигать температуры от 800 до 1970 градусов.
6. При сгорании дерева температурный показатель колеблется от 800 до 1000 градусов, а воспламеняется оно при 300 градусах.
7. Температурный параметр горения спички составляет 750−850 градусов.
8. В горящей сигарете — от 700 до 800 градусов.
9. Большинство твёрдых материалов воспламеняется при температурном показателе в 300 градусов.

Пламя свечи

Пламя, которое каждый человек может наблюдать при горении свечи, спички или зажигалки, представляет из себя поток раскалённых газов, которые вытягиваются вертикально вверх, благодаря силе Архимеда. Фитиль свечи вначале нагревается и начинает испаряться парафин. Для самой нижней части характерно небольшое свечение синего цвета — там мало кислорода и много топлива. Именно из-за этого топливо не полностью сгорает и образуется оксид углерода, который при окислении на самом крае конуса пламени ему придаёт синий цвет.

За счёт диффузии в центр поступает немного больше кислорода. Там происходит последующее окисление топлива и температурный показатель растёт. Но для полного сгорания топлива этого недостаточно. Внизу и в центре содержатся частицы угля и несгоревшие капельки. Они светятся из-за сильного нагревания. А вот испарившееся топливо, а также продукты сгорания, вода и углекислый газ практически не светятся. В самом верху наибольшая концентрация кислорода. Там не догоревшие частицы, которые в центре светились, догорают. Именно по этой причине эта зона практически не светится, хотя там наиболее высокий температурный показатель.

Классификация пламени

Классифицируют свечение огня следующим образом.

1. По восприятию визуальному: цветные, прозрачные, коптящие.
2. По высоте: короткие и длинные.
3. По скорости распространения: быстрые и медленные.
4. По температурному показателю: высокотемпературные, низкотемпературные, холодные.
5. По характеру перемещения среды реакционной: пульсирующие, турбулентные, ламинарные.
6. По состоянию горючей среды: предварительно перемешанные и диффузионные.
7. По излучению: бесцветные, окрашенные, светящиеся.
8. По агрегатному состоянию горючих веществ: пламя аэродисперсных и твёрдых реагентов, жидких и газообразных.

В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:

• зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя — 300−350 градусов;
• зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично — 500−800 градусов;
• зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.

Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта к поверхности пламени.

По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.

Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:

1. При горении детонационном — более 1000 метров в секунду.
2. При взрывном — 300−1000.
3. При дефлаграционном — до 100.

Пламя окислительное

Оно располагается в самой верхней части огня, которая имеет наибольший температурный показатель. В этой зоне горючие вещества почти полностью превращены в продукты горения. Здесь наблюдается недостаток топлива и избыток кислорода. Именно по этой причине вещества, которые помещены в эту зону, окисляются интенсивно.

Пламя восстановительное

Эта часть наиболее близка к центру или находится чуть ниже его. Здесь мало кислорода для горения и много топлива. Если в эту область внести вещество, в котором имеется кислород, то он отнимется у вещества.

Температура огня в зажигалке

Зажигалка — это устройство портативное, которое предназначено для получения огня. Она может быть бензиново или газовой, в зависимости от применяемого топлива. Ещё существуют зажигалки, в которых собственного топлива нет. Они предназначаются для поджига газовой плиты. Качественная турбозажигалка — это прибор относительно сложный. Температура огня в ней может достигать 1300 градусов.

Химический состав и цвет пламени

У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем.

Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен. Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.

На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.

1. Долговечность и простота конструкции.
2. Быстрое и надёжное зажигание газа.

Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.

Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.

В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.

Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились. Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций. Бутан — это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.

Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка.

Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид. Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи. Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.

Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.

Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка — источник энергии.

Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.

Что такое Температура огня? | Новости

Огонь многогранен и опасен. Независимо от того, к какой отрасли вы принадлежите, знание свойств огня на практике является важной частью пожарной безопасности. Температура возгорания варьируется в зависимости от источника и вида пожара , с которым вы имеете дело.

Понимание нюансов температуры возгорания расширит ваши общие знания о пожаре и о том, как он работает, поэтому в этой статье мы рассмотрим температуру возгорания и то, как ее определить.

Температура и цвет

Двумя наиболее характерными свойствами огня являются теплота и цвет. Цвет пламени напрямую зависит от температуры, поэтому вы сможете оценить температуру огня, определив цвет пламени.

Огонь является результатом горения – химической реакции между топливом и кислородом – и когда в результате реакции выделяется достаточно тепла, образуется пламя. Само пламя со временем меняет цвет и обычно имеет несколько цветов в разных частях пламени.

Самая горячая часть пламени — это его основание, поэтому обычно оно горит другим цветом по сравнению с внешними краями или остальной частью тела пламени. Голубое пламя самое горячее, за ним следует белое пламя. После этого желтый, оранжевый и красный цвета являются обычными цветами, которые вы увидите в большинстве пожаров.

Интересно отметить, что, несмотря на обычное использование синего в качестве холодного цвета и красного в качестве горячего цвета (например, на кранах), для огня все наоборот. Красный цвет обычно виден на внешнем краю пламени, где температура ниже, а синий — самая яркая и горячая температура.

Температура огня

Конечно, только потому, что существует иерархия температуры огня, это не означает, что красное пламя каким-то образом холодное. Тот факт, что вы вообще видите пламя, означает, что скорость горения высока, поэтому топливо горит при очень высокой температуре.

Хотя красное пламя слабее, его температура может варьироваться от 525°C до 1000°C. Чем бледнее цвет, тем ниже температура. Более яркий красный цвет, близкий к оранжевому, будет достигать верхнего предела шкалы, измеряя температуру ближе к отметке 1000°C.

Диапазон температур оранжевого пламени от 1100°C до 1200°C. Белое пламя более горячее, его температура составляет от 1300°C до примерно 1500°C. Чем ярче белый, тем выше температура.

Для голубого пламени или пламени с голубым основанием вы можете ожидать резкого повышения температуры, примерно до 2500–3000°C. Бунзеновская горелка или плита духовки являются наиболее очевидными примерами синего пламени. Как и следовало ожидать, горящий газ достигает более высоких температур, чем материалы, такие как дерево, бумага или текстиль, поэтому предприятия, которые хранят газовые баллоны, такие как, например, пропан, скорее всего, столкнутся с пожарами, достигающими максимально возможных температур.

Примеры температуры

Пламя свечи –  Самая горячая часть пламени свечи горит при температуре около 1400°C, в то время как средняя температура обычно составляет 1000°C.

Дровяной камин –  Домашний дровяной камин горит при температуре около 600°C. Температура может меняться в зависимости от типа древесины и ее состояния.

Костер –  Температура костра постепенно нагревается примерно до 600°C, но костры могут достигать 1000-1100°C.

Горелка Бунзена –  Горелка Бунзена регулируемая, с безопасным пламенем, измеряющим около 300°C. Полностью открытые бунзеновские горелки могут нагреваться до 1500°C, при этом видно пронзительное голубое и белое пламя.

Горящая спичка –  При таком маленьком пламени домашняя спичка горит при температуре около 600-800°C.

Пропановая горелка –  Горение пропана и воздуха составляет примерно 1900°C. Бутановый огонь будет иметь аналогичную температуру.

Target Fire Protection предназначены для поддержания максимально возможных стандартов пожарной безопасности для предприятий на протяжении  Манчестер , Бери , Рочдейл и Олдхэм .  Мы не только поставляем ,  , устанавливаем и обслуживаем ряд огнетушителей ,  пожарную сигнализацию и аксессуары для обеспечения пожарной безопасности ,  , наша опытная команда может проводить углубленные курсы пожарной подготовки для предприятий, а также оценку пожарных рисков для коммерческих клиентов .  За профессиональное и глубокое понимание всех аспектов пожарной безопасности и пожарной безопасности на рабочем месте ,  просто свяжитесь с командой Target Fire Protection сегодня .

Самая горячая часть научного эксперимента с пламенем

Эксперимент этой недели основан на вопросе, который я получил во время энергетического шоу на этой неделе. Студент спросил, какого цвета пламя было самым горячим. Это отличный вопрос, и ответ может ввести вас в заблуждение.

Для расследования вам понадобятся:

• свеча
• деревянные зубочистки или спички
• металлическая ложка
• чаша с водой

Сначала предупреждение. Мы будем использовать пламя свечи, чтобы сжечь зубочистки. Убедитесь, что с вами есть взрослый, и руководствуйтесь здравым смыслом. Не сжигайте пластмассы, так как некоторые из них при горении выделяют токсичные пары.

Зажгите свечу и внимательно посмотрите на пламя. Внизу вы увидите область синего пламени. Выше находится желтая часть пламени. Если вы посмотрите внимательно, вы увидите более темную область в центре. Если вы посмотрите очень внимательно (будьте осторожны, чтобы не обжечься), вы также можете увидеть очень тонкий слой голубого пламени по всей поверхности пламени.

Какая часть этого пламени самая горячая? Давайте посмотрим, сможем ли мы использовать деревянную зубочистку, чтобы узнать. Держите одну зубочистку и вставьте ее конец в синюю область у основания пламени. Обратите внимание, сколько времени требуется, чтобы он загорелся. Быстро опустите обгоревшую зубочистку в миску с водой. Попробуйте сделать то же самое в пламени на вершине фитиля. Загорелся быстрее? Да. Хорошо, теперь давайте переместимся вверх к верхней части темной области внутри пламени. Наконец, попробуйте провести зубочисткой по самому верху пламени. Какая зубочистка загорелась быстрее? Верхний, да? Так это самая горячая часть пламени, верно? НЕТ!

Это пример того, как эксперименты могут ввести в заблуждение. На самом деле, самая горячая часть пламени свечи — это синяя часть с температурой 2552 градуса по Фаренгейту (1400 С). Именно здесь пламя содержит больше всего кислорода, и вы получаете полное сгорание. Красноватая часть — самая холодная часть, около 1472 F (800C).

Минуточку. Если вершина не самая горячая часть, почему зубочистка сгорела там быстрее всего? Чтобы получить представление об ответе, включите горячую воду в раковине. Подержите металлическую ложку в струе горячей воды около 15 секунд. К тому времени ложка должна нагреться до той же температуры, что и вода. Достаньте ложку из воды и коснитесь ее пальцем. Обратите внимание, как жарко на ощупь. Затем осторожно опустите палец в струю горячей воды.