Μια αντίδραση καύσης λαμβάνει χώρα όταν ένα καύσιμο και ένας οξειδωτικός παράγοντας, ή οξειδωτικό, αντιδρούν, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και μερικές φορές φωτός. Οι πιο γνωστές διαδικασίες αυτού του τύπου περιλαμβάνουν την καύση οργανικών υλικών που περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο, τα οποία συνδυάζονται με το οξυγόνο στον αέρα για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Εδώ το καύσιμο είναι κάτι σαν ξύλο, βενζίνη ή άνθρακας και το οξειδωτικό είναι το οξυγόνο. Πολλοί άλλοι τύποι αντιδράσεων καύσης είναι, ωστόσο, δυνατοί. Οι αντιδράσεις αυτού του τύπου είναι απαραίτητες για τη ζωή και αξιοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας, την παροχή θερμότητας, τη λειτουργία μηχανοκίνητων οχημάτων και με πολλούς άλλους τρόπους.
Οξείδωση
Η οξείδωση είναι μια χημική διαδικασία κατά την οποία τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από μια ουσία, απελευθερώνοντας ενέργεια. Ο όρος προέρχεται από το γεγονός ότι τα πιο γνωστά παραδείγματα περιλαμβάνουν ουσίες που συνδυάζονται με οξυγόνο, το οποίο κερδίζει ηλεκτρόνια στη διαδικασία. Άλλα στοιχεία, ωστόσο, μπορούν επίσης να δράσουν ως οξειδωτικά. Για παράδειγμα, το στοιχείο φθόριο είναι πιο ισχυρό οξειδωτικό από το οξυγόνο. Η διαδικασία μπορεί να συμβεί εξαιρετικά γρήγορα, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε έκρηξη όπου όλη η ενέργεια απελευθερώνεται σχεδόν ακαριαία και το θερμό αέριο διαστέλλεται βίαια δημιουργώντας ένα κύμα πίεσης και έναν δυνατό θόρυβο. Εναλλακτικά, μπορεί να συμβεί μέτρια γρήγορα, όπως στην περίπτωση πυρκαγιάς, ή πολύ πιο αργά, όπως στη σκουριά του σιδήρου.
Αυτοανάφλεξη
Συνήθως, πρέπει να παρέχεται κάποια ενέργεια για να ξεκινήσει μια αντίδραση καύσης. Αυτό μπορεί να είναι απλά να χτυπήσετε ένα σπίρτο ή να δημιουργήσετε μια σπίθα. Μετά από αυτό, η αντίδραση είναι αυτοσυντηρούμενη, που σημαίνει ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται από την ίδια την αντίδραση τη διατηρεί σε λειτουργία.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, μπορεί να υπάρχει αρκετή ενέργεια σε θερμοκρασία δωματίου, ή ακόμη χαμηλότερη, για να προχωρήσει η αντίδραση. Όλα εξαρτώνται από το οξειδωτικό και το καύσιμο: εάν ο οξειδωτικός παράγοντας είναι αρκετά ισχυρός και το καύσιμο αναφλέγεται εύκολα, μπορεί να πάρουν φωτιά όταν αναμειχθούν, χωρίς να χρειάζεται να παρέχεται θερμότητα. Αυτό είναι γνωστό ως αυθόρμητη καύση. Επομένως, τα ισχυρά οξειδωτικά πρέπει να αντιμετωπίζονται με μεγάλη προσοχή, καθώς μπορούν να προκαλέσουν πυρκαγιές ή εκρήξεις εάν έρθουν σε επαφή με εύφλεκτα υλικά.
Προϊόντα Καύσης
Δεδομένου ότι η καύση συνήθως περιλαμβάνει στοιχεία στο καύσιμο που συνδυάζονται με οξυγόνο, τα προϊόντα είναι συνήθως οξείδια. Στις οργανικές ουσίες, ο άνθρακας και το υδρογόνο γενικά συνδυάζονται με οξυγόνο για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό (H2O). Άλλες ουσίες, ωστόσο, μπορούν επίσης να καούν. Για παράδειγμα, το θείο και ο φώσφορος καίγονται εύκολα, παράγοντας οξείδια. Τα μέταλλα, εάν κονιοποιηθούν, θα καούν επίσης, σχηματίζοντας οξείδια και συχνά παράγοντας εξαιρετικά φωτεινές φλόγες – το μαγνήσιο, το αλουμίνιο και άλλα μέταλλα χρησιμοποιούνται συχνά στα πυροτεχνήματα για αυτόν τον λόγο.
Συχνά, μια αντίδραση καύσης που περιλαμβάνει οργανικά υλικά είναι ατελής. Στην περίπτωση του ξύλου, για παράδειγμα, κάποιος άκαυστος άνθρακας απελευθερώνεται ως μικροσκοπικά σωματίδια με τη μορφή καπνού και, συνήθως, κάποιο μέρος αφήνεται πίσω ως κάρβουνο. Όταν δεν υπάρχει αρκετό διαθέσιμο οξυγόνο για να οξειδωθεί όλος ο άνθρακας σε ορισμένα καύσιμα σε διοξείδιο του άνθρακα (CO2), μπορεί να παραχθεί ένα άλλο αέριο που ονομάζεται μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Όταν αυτό συμβαίνει σε κλειστό χώρο, όπως μπορεί να συμβεί με έναν ελαττωματικό λέβητα, οι συνέπειες μπορεί να είναι θανατηφόρες, καθώς το CO είναι τοξικό και άοσμο.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ευφλεκτότητα
Εκτός από χημικούς παράγοντες, όπως η αντιδραστικότητα του καυσίμου και του οξειδωτικού, υπάρχει ένας αριθμός φυσικών παραγόντων που επηρεάζουν την ευφλεκτότητα. Ένα από αυτά είναι η επιφάνεια του καυσίμου που έρχεται σε επαφή με το οξειδωτικό. Δεν είναι δυνατόν υπό κανονικές συνθήκες να καεί ένα κομμάτι σιδήρου, αλλά με τη μορφή μιας εξαιρετικά λεπτής σκόνης, αυτό το μέταλλο θα αναφλεγεί αυθόρμητα στον αέρα.
Τα υγρά καύσιμα στην πραγματικότητα δεν καίγονται, αν και συχνά φαίνεται ότι καίγονται. Είναι ο ατμός που απελευθερώνεται από το καύσιμο που πιάνει φωτιά, και έτσι η ευφλεκτότητα ενός υγρού εξαρτάται εν μέρει από την ποσότητα ατμού που παράγει. Η θερμοκρασία στην οποία υπάρχει αρκετός ατμός στον αέρα για να αναφλεγεί είναι γνωστή ως σημείο ανάφλεξης. Αυτές είναι σημαντικές πληροφορίες για την αποθήκευση και το χειρισμό εύφλεκτων υγρών
Κυτταρική αναπνοή
Αυτή είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα σε ζωντανούς οργανισμούς οξειδώνουν θρεπτικά συστατικά όπως υδατάνθρακες σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Δεδομένου ότι τα τελικά προϊόντα είναι τα ίδια με αυτά που θα παράγονταν εάν αυτές οι πρώτες ύλες καίγονταν, η συνολική αντίδραση μπορεί να θεωρηθεί ως καύση, αλλά δεδομένου ότι λαμβάνει χώρα σε διάφορα χωριστά στάδια, είναι πολύ πιο αργή από ό,τι συνήθως σημαίνει με αυτόν τον όρο. Παρόλα αυτά, εξακολουθεί να παράγει θερμότητα και βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος. Σε μια γνωστή επίδειξη, μια μικρή ποσότητα ζάχαρης αναμειγνύεται με ένα ισχυρό οξειδωτικό και αναφλέγεται, με αποτέλεσμα να καίγεται τόσο έντονα ώστε να λιώσει το γυαλί, δείχνοντας πόση ενέργεια είναι εγκλωβισμένη στα μόρια της ζάχαρης. Στο σώμα, αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται πολύ πιο αργά, αλλά η αρχή είναι η ίδια.
μπορείτε να χρησιμοποιήσετε
Ο πρώτος άνθρωπος χρησιμοποίησε πρώτα τη φωτιά για να ζεσταθεί και μετά για να μαγειρέψει φαγητό, μια πρακτική που σκότωνε επιβλαβείς μικροοργανισμούς και παράσιτα. Η βιομηχανική επανάσταση εξαρτιόταν από την καύση καυσίμων —αρχικά ξύλου και στη συνέχεια ορυκτών καυσίμων όπως ο άνθρακας και το πετρέλαιο— για την παροχή της θερμότητας που απαιτείται για την τήξη μετάλλων. Σήμερα, η καύση χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και την παραγωγή μεγάλης γκάμα χημικών ουσιών και προϊόντων, και ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιεί επίσης την ταχεία καύση ορυκτών καυσίμων για να παρέχει την κινητική ενέργεια που τροφοδοτεί τα αυτοκίνητα και άλλα οχήματα.