Для возникновения горения необходимы три условия: Условия возникновения горения

Условия возникновения горения

Условия возникновения горения

1 |

Для возникновения процесса горения необходимы: горючее вещество, кислород, источник воспламенения. Некоторые вещества способны гореть без кислорода, в атмосфере хлора, брома и т.п., но это явление, скорее всего, следует отнести к исключениям из правил.
Горючие вещества могут быть в виде газов, пыли, твердых веществ и жидкостей. Углерод, водород, сера и фосфор, входящие в состав горючих веществ, при горении окисляются и образуют продукты сгорания, которые обычно представляют серьезную опасность для жизни и здоровья людей. Например, 0,4 % окиси углерода, вдыхаемого человеком, является смертельной дозой; вдыхание в течение нескольких минут горячего воздуха температурой 70 °С тоже приводит к летальному исходу.
Выделяющееся при пожаре тепло может оказать разрушительное воздействие на строительные конструкции и технологическое оборудование, что часто приводит к авариям и взрывам.

Чтобы предотвратить пожар, необходимо исключить горючее вещество, кислород или источник воспламенения. Исключить кислород воздуха чрезвычайно сложно, поэтому при разработке противопожарных мероприятий обычно заменяют материалы на менее горючие и ограничивают возможность наличия источника воспламенения.
По горючести вещества и материалы подразделяют на группы:
негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению на воздухе;
трудногорючие (трудносгораемые) — вещества и материалы, способные возгораться от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания;

горючие (сгораемые) — вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы. Легковоспламеняющимися называют горючие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.). К легковоспламеняющимся относят жидкости с температурой вспышки не выше 61 ⁰ С в закрытом или 66 ⁰С в открытом тигле.
Вспышкой называется быстрое сгорание горючей смеси, не переходящее в стационарное горение. Температура вспышки — минимальная температура, при которой данное количество паров над поверхностью жидкости может воспламениться. Горючая смесь— смесь паров горючего вещества с кислородом воздуха. Воспламенение такой смеси может произойти даже от маломощного и кратковременного источника воспламенения (искры).
Температура воспламенения — наименьшая температура, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое горение пламени.
Температура самовоспламенения — температура, при которой начинается самонагревание смеси до воспламенения, заканчивающегося горением.
Нижний и верхний пределы воспламенения (взрываемость) — объемная доля горючего в смеси (%), ниже и выше которой смесь становится неспособной к воспламенению.

Далее

3. Условия возникновения и развития процессов горения.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. В зависимости от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва. Для процесса горения необходимо: наличие горючей среды, состоящей из горючего вещества и окислителя; источника воспламенения.

Чтобы возник процесс горения, горючая среда должна быть на­грета до определенной температуры при помощи источника воспламенения (пламя, искра электрического или механического происхождения, накаленные тела, тепловое проявление химической, электрической или механической энергий).

После возникновения горения постоянным источником воспламенения является зона горения. Возникновение и продолжение горения возможно при определенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенных температурах и запасе тепловой энергии источника воспламенения.

Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая – при содержании в воздухе 14 – 15% кислорода. При меньшем содержании кислорода в воздухе горение большей части веществ прекращается. Различают следующие виды горения:

– полное – горение при достаточном количе­стве или избытке кислорода;

– не­по­л­ное – горение при не­до­стат­ке ки­с­ло­ро­да. Го­рю­чие ве­щества мо­гут быть в трех агрегатных со­сто­я­ни­ях: жид­ком, твер­дом, газообраз­ном. От­дель­ные твердые ве­ще­ст­ва при на­гре­ва­нии пла­вят­ся и испа­ря­ют­ся, дру­гие – раз­ла­га­ют­ся и вы­де­ля­ют га­зо­об­раз­ные продук­ты и твер­дый ос­та­ток в виде уг­ля и шла­ка, тре­тьи не разлагают­ся и не пла­вят­ся. Большин­ст­во го­рю­чих ве­ществ независимо от аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния при на­гре­ва­нии об­ра­зу­ют газообраз­ные про­ду­к­ты, ко­то­рые при сме­ши­ва­нии с ки­с­ло­ро­дом возду­ха об­ра­зу­ют го­рю­чую сре­ду.

По аг­ре­гат­но­му со­сто­я­нию го­рю­че­го и оки­с­ли­те­ля раз­ли­ча­ют:

– го­мо­ген­ное го­ре­ние – го­ре­ние га­зов и го­рю­чих па­ро­об­ра­зу­ю­щих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го оки­с­ли­те­ля;

– го­ре­ние взрыв­ча­тых ве­ществ и по­ро­хов;

– ге­те­ро­ген­ное го­ре­ние – го­ре­ние жид­ких и твер­дых го­рю­чих веществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го оки­с­ли­те­ля;

– го­ре­ние в си­с­те­ме «жид­кая го­рю­чая смесь – жид­кий оки­с­ли­тель»

При по­л­ном го­ре­нии про­ду­к­та­ми сго­ра­ния яв­ля­ют­ся дву­окись угле­ро­да (CO₂), во­да (H₂O), азот (N), сер­ни­стый ан­ги­д­рид (SO₂), фосфор­ный ан­ги­д­рид. При не­по­л­ном го­ре­нии обы­ч­но об­ра­зу­ют­ся едкие, ядо­ви­тые го­рю­чие и взры­во­о­па­с­ные про­ду­к­ты: окись углерода, спирты, ки­с­ло­ты, аль­де­ги­ды. Ва­ж­ней­шим во­п­ро­сом те­о­рии горе­ния яв­ляет­ся рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни (зо­ны ре­з­ко­го возрастания темпера­туры и ин­тен­сив­ной ре­ак­ции). Раз­ли­ча­ют следую­щие ре­жи­мы рас­простра­не­ния пла­ме­ни (го­ре­ния):

– нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния;

-дефлаграционное горение;

-де­то­на­ция.

Последовательность процессов, протекающих при горении:

Твердые в-ва – плавятся, испаряются или разлагаются, происходит смешение пара и газа с выходом, после этого окисление, самовоспламенение и горение;

Жидкие в-ва – испаряются, далее тоже самое, что и с твердыми веществами;

Газ – происходит смешение газа с выходом, окисление, самовоспламенение, горение.

Безопасность труда

Какие условия необходимы для горения?

Мы видели, как в воздухе горит уголь, который производит углекислый газ и воду. Когда мы сжигаем свечу на воздухе, выделяется CO2 с теплом и светом. Все примеры представляют собой химические процессы, в которых с выделением тепла образуется новое вещество. Химический процесс, при котором вещество реагирует с парами кислорода с выделением тепла, называется горением. Вещество, которое подвергается горению, называется горючим или топливом, которое может быть твердым, жидким или газообразным. Иногда во время горения также испускается свет в виде свечения или пламени.

Типы горения

1. Быстрое горение: Горение, при котором газ сгорает быстро и производит тепло и свет, называется быстрым горением. Например, фосфор, который горит на воздухе при комнатной температуре.
2. Самовозгорание: Тип возгорания, при котором материал внезапно воспламеняется без видимой причины, называется самовозгоранием.
3. Взрыв: Внезапная реакция, происходящая с выделением тепла, света и звука, называется взрывом. В результате реакции выделяется большое количество газа. Например- Сжигание петарды.

Условия, необходимые для горения

Для горения необходимы следующие условия:

1. Наличие горючего вещества: Горение возможно только в том случае, если вещество является горючим, т.е. веществами, которые могут гореть. Примеры — дерево, бумага, керосин, солома, спичка и т. д. Если нет горючего вещества, то горения не может быть.
2. Наличие поддерживающего горение вещества: Для горения необходимо достаточное количество вспомогательного вещества (например, кислорода).
3. Достижение температуры воспламенения: Вещество начинает гореть только после достижения определенной минимальной температуры. Температура, при которой вещество горит в присутствии воздуха, называется температурой его воспламенения. Вещество не может загореться, если его температура ниже температуры воспламенения.

Вышеуказанные три состояния также называются пожаром треугольниками . Такие вещества, как спирт, бензин, сжиженный газ и нейлоновые волокна, очень легко воспламеняются. Это связано с тем, что эти вещества имеют низкие температуры воспламенения. Такие вещества называются легковоспламеняющимися веществами. Особую осторожность необходимо соблюдать при хранении или транспортировке легковоспламеняющихся веществ.

Эксперимент, доказывающий, что воздух необходим для горения.

В этом эксперименте мы установим на столе зажженную свечу. Наденьте на свечу стакан и поставьте его на несколько деревянных брусков так, чтобы воздух поступал в дымоход. Теперь уберите блоки и оставьте дымоход на столе. Снова наблюдайте за пламенем. Наконец, поместите стеклянную пластину над дымоходом. Снова понаблюдайте за пламенем. Теперь посмотрим, что получилось во всех трех случаях-

1. В первом случае свеча горит без проблем и пламя не гаснет и свеча остается незатронутой. так как воздух постоянно проходит в дымоходе без каких-либо перерывов из пространства, доступного внизу из-за деревянных блоков.
2. Во втором случае свеча горит всего несколько секунд и пламя свечи гаснет. Свеча не горит незатронутой и мерцает, образуя дым, так как воздух не идет снизу дымохода.
3. В третьем случае пламя гаснет из-за отсутствия воздуха и образуется дым. Кислород, присутствующий в воздухе, поддерживает горение. Без кислорода горение невозможно.

Температура воспламенения

Температура воспламенения материала – это температура, при которой он воспламеняется. Чтобы началось горение, должна быть достигнута температура, при которой топливо испаряется на его поверхности. Если топливо находится в виде пара, оно мгновенно воспламеняется (газ). Газ для приготовления пищи воспламеняется очень мгновенно.

Поскольку спирт и бензин испаряются при комнатной температуре, они быстро воспламеняются. Камфора, напротив, быстро воспламеняется. При нормальной температуре ткань и бумага воспламеняются. Поскольку керосин испаряется при температуре выше 150°C, требуется много времени, чтобы загореться.

Когда кусок ткани или бумаги обливается керосином и поджигается, бумага мгновенно загорается. Это, в свою очередь, нагревает керосин, повышая температуру его поверхности до 150°C и более, воспламеняя находящийся под ним керосин. То же самое можно сказать и о растительных маслах. Фитиль лампы на растительном масле долго нагревается, прежде чем загорится. Масло под фитилем испаряется пламенем на кончике фитиля, которое поддерживает горение пламени.

Горение в повседневной жизни

Применение явлений горения и пламени можно разделить на пять категорий.

• Устройства отопительные: Сжигание газов, дров, угля и жидкого топлива применяют для обогрева оборудования парообразования (пара и т.п.) в металлургии и промышленности в целом.
• Взрывчатые вещества: Взрывное горение и детонация часто используются в различных областях, где конечной целью является механическое воздействие или взрыв. Теория взрывного горения и детонации используется в практических приложениях.
• Двигатели: Среди них различные двигатели, газовые турбины, турбореактивные и прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Двигатель Отто работает за счет сжатия смеси в цилиндре с поршнем. Смесь воспламеняется от искры непосредственно перед тем, как поршень достигает вершины, и пламя распространяется с нормальной скоростью в несгоревшую смесь, повышая давление и толкая поршень.
• Ракетный двигатель: Продукты сгорания газообразного, жидкого или твердого топлива в ракетах выбрасываются с высокой скоростью из камеры сгорания через сопло (де Лаваля). Для оценки необходимой тяги требуется глубокое понимание кинетики химических реакций в сопле. Тяга уменьшается по мере увеличения средней молекулярной массы продуктов сгорания. В результате в ракетах используются низкомолекулярные смеси с высокой теплотой сгорания.
• Химические реакции: Для создания химических реакций в различных методах используется пламя. Одним из примеров является бисерный тест в аналитической химии. Восстанавливающая способность пламени с недостаточным содержанием кислорода используется только в некоторых случаях. Некоторые виды пламени создают экономически ценную сажу, а производство кокса и древесного угля зависит от точного сжигания и управления пламенем.

Примеры задач

Задача 1: Что такое горение?

Решение: 

Химический процесс, при котором вещество реагирует с кислородом с выделением тепла, называется горением. Вещество, которое подвергается горению, называется горючим или топливом, которое может быть твердым, жидким или газообразным. Иногда во время горения также выделяется свет в виде свечения или пламени.

Проблема 2: Какие существуют типы горения?

Решение:

Типы горения –

1. Быстрое сгорание: Сгорание, при котором газ сгорает быстро и выделяет тепло и свет, называется быстрым сгоранием. Например, фосфор, который горит на воздухе при комнатной температуре.
2. Самовозгорание: Самовозгорание, при котором материал внезапно воспламеняется без видимой причины, называется самовозгоранием.
3. Взрыв: Внезапная реакция, происходящая с выделением тепла, света и звука, называется взрывом. В результате реакции выделяется большое количество газа. Например- Сжигание петарды.

Задача 3: Какие условия необходимы для горения?

Решение:

Для возникновения горения необходимы следующие условия-

1. Наличие горючего вещества: Горение возможно только в том случае, если вещество является горючим, т.е. веществами, которые могут гореть. Примеры — дерево, бумага, керосин, солома, спичка и т. д. Если нет горючего вещества, то горения не может быть.
2. Присутствие вспомогательного вещества горения: Для горения необходимо достаточное количество вспомогательного вещества горения (например, кислорода).
3. Достижение температуры воспламенения: Вещество начинает гореть только после достижения определенной минимальной температуры. Температура, при которой вещество горит в присутствии воздуха, называется температурой его воспламенения. Вещество не может загореться, если его температура ниже температуры воспламенения.

Задача 4: Объясните работу спички и огнетушителя.

Решение: 

Основным компонентом колбы спички является красный фосфор, который при нагревании превращается в белый фосфор. Белый фосфор самовозгорается, что повышает температуру деревянного стержня до точки воспламенения, и спичка начинает гореть.

Пожар можно контролировать, удаляя любые или некоторые факторы горения, т. е. топливо, кислород (воздух) и температуру воспламенения. Роль огнетушителей состоит в том, чтобы перекрыть подачу кислорода или снизить температуру топлива, или и то, и другое.

Задача 5: Положите кусок горящего дерева или угля на железную пластину. Накройте его стаканом и наблюдайте, что происходит. Уголь перестает гореть через какое-то время? Как вы думаете, почему он перестает гореть?

Решение:

Да, через некоторое время уголь перестанет гореть, так как горящий уголь или дерево накрывают стаканом, уголь будет гореть до тех пор, пока в банке не будет кислорода. При горении древесный уголь также выделяет углекислый газ. Через некоторое время кислород, находящийся в банке, истощается из-за горения и одновременно уголь покрывается углекислым газом, таким образом, уголь перестает гореть.

Задача 6. Сделайте два бумажных стаканчика, сложив лист бумаги. Налейте немного воды в одну из чашек и нагрейте обе свечой. Что вы наблюдаете?

Решение:

Бумажный стаканчик с водой не горит, а бумажный стаканчик без воды начинает быстро гореть. Бумажный стаканчик с водой не горит до тех пор, пока вода не испарится, так как тепло, подаваемое на бумажный стаканчик с водой, переходит в воду. Вода поддерживает низкую температуру воспламенения бумажного стаканчика. Таким образом, это причина того, что бумажный стаканчик с водой не горит. Бумажный стаканчик без воды достиг температуры воспламенения, необходимой для быстрого сжигания бумаги, и начинает гореть.

Условия, необходимые для горения – Класс 8, Горение и пламя

Вопрос 1 Дайте определение термину температура воспламенения вещества?

Вопрос 2 Что из двух имеет более низкую температуру воспламенения: керосин или бензин?

Вопрос 3 Назовите 2 вещества с низкой температурой воспламенения?

Вопрос 4 Назовите 2 вещества с высокой температурой воспламенения?

Вопрос 5 Каковы условия, необходимые для осуществления горения?

Вопрос 6 Что такое легковоспламеняющиеся вещества. Приведите пример?

Вопрос 7 Что такое легковоспламеняющиеся вещества. Приведите пример?

Вопрос 8 Почему бензин не используется в газовых плитах?

Вопрос 9 Почему лист бумаги не загорается сам по себе?

Условия, необходимые для горения

Существуют три условия , необходимые для осуществления горения:

1) Наличие горючего вещества

2) Наличие поддерживающего горение вещества

3) Нагрев горючего вещества до его температуры воспламенения

Наличие горючего вещества

Наличие горючего вещества необходимо для того, чтобы произошло горение.

Это фактически пища для огня.

Наличие носителя горения

Самый распространенный помощник горения, который нас окружает, это воздух.

Например:

1) Если горящий уголь накрыть сосудом, он перестанет гореть через некоторое время, т.е. угольный огонь через некоторое время потухнет. На самом деле, когда мы накрываем горящий уголь сосудом, подача Сторонник горения к горящему углю отсекается, и, следовательно, угольное пламя прекращается.

2) Когда загорается одежда человека, его накрывают одеялом для тушения пожара. Это связано с тем, что когда горящая одежда человека накрывается одеялом, подача воздуха к горящей одежде прекращается. выключается, из-за чего одежда перестает гореть — огонь гаснет.

Установлено, что при прекращении подачи вспомогательного вещества горения к горящему веществу прекращается и процесс горения.

3) Температура воспламенения

Самая низкая температура, при которой вещество загорается и начинает гореть, называется температурой воспламенения.

Необходимо нагреть горючее вещество до температуры его воспламенения, чтобы оно могло загореться

Например: Температура воспламенения бумаги составляет 233 °C. 233 °C, чтобы он мог загореться и начать гореть.

Горючее вещество не может загореться, пока его температура ниже температуры воспламенения.

Лист бумаги не загорается при комнатной температуре, потому что температура воспламенения бумаги намного выше комнатной температуры.

Когда мы подносим горящую спичку к листу бумаги, она начинает гореть, потому что тепло, выделяемое горящей спичкой, нагревает лист бумаги до температуры воспламенения и заставляет его гореть.

Температура воспламенения разных веществ различна.

1)Некоторые вещества имеют низкую температуру воспламенения .

Например: бумага, щепки, солома, ткань, спирт, керосин, биогаз, сжиженный нефтяной газ, сжатый природный газ и т. д. .Эти вещества очень опасны в использовании.

Бензин имеет гораздо более низкую температуру воспламенения, чем керосин.