Με απλά λόγια, καύση σημαίνει καύση. Για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία καύσης, απαιτείται καύσιμο, οξυγόνο και πηγή θερμότητας ανάφλεξης για να ξεκινήσει μια χημική αλυσιδωτή αντίδραση. σε μια φωτιά, για παράδειγμα, το ξύλο είναι το καύσιμο, ο περιβάλλοντα αέρας παρέχει το οξυγόνο και ένα σπίρτο ή αναπτήρας μπορεί να ανάψει τη φωτιά. Η αύξηση οποιουδήποτε από αυτά τα στοιχεία θα αυξήσει την ένταση της φωτιάς, ενώ η εξάλειψη οποιουδήποτε από αυτά θα προκαλέσει τη διακοπή της διαδικασίας. Εάν η φωτιά πνιγεί με νερό ή βρωμιά, για παράδειγμα, το οξυγόνο δεν μπορεί πλέον να φτάσει στη θερμότητα και τα καύσιμα και σβήνει.
Καύσιμα
Το καύσιμο είναι η ουσία που καίγεται κατά τη διαδικασία της καύσης. Όλα τα καύσιμα περιέχουν χημική δυναμική ενέργεια. αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που θα απελευθερωθεί κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Πόση ενέργεια απελευθερώνει μια ουσία καθώς καίγεται ονομάζεται θερμότητα της καύσης. Κάθε καύσιμο έχει μια συγκεκριμένη ενεργειακή πυκνότητα ή πόσα megajoules (MJs) ενέργειας παράγονται ανά κιλό (kg) της ουσίας. Το μεθάνιο, για παράδειγμα, έχει ενεργειακή πυκνότητα 55.5 MJ/kg, που σημαίνει ότι μπορεί να παρέχει περισσότερη ενέργεια από το θείο στα 9.16 MJ/kg.
Μια μεγάλη ποικιλία ουσιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα, αλλά οι υδρογονάνθρακες είναι μερικοί από τους πιο συνηθισμένους. Αυτά περιλαμβάνουν το μεθάνιο, το προπάνιο, τη βενζίνη και τα καύσιμα αεριωθουμένων, για να αναφέρουμε μόνο μερικά. όλα τα ορυκτά καύσιμα, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα και του φυσικού αερίου, είναι υδρογονάνθρακες. Άλλες ουσίες που χρησιμοποιούνται συνήθως ως καύσιμα περιλαμβάνουν το υδρογόνο, το αλκοόλ και τα βιοκαύσιμα, όπως το ξύλο.
Κατά την καύση, το καύσιμο μετατρέπεται σε θερμότητα και καυσαέριο. Όταν η βενζίνη καίγεται, για παράδειγμα, παράγει νερό (ατμός), διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα και άλλα στοιχεία. Η καύση μπορεί επίσης να απελευθερώσει σωματίδια, τα οποία είναι μικροσκοπικά σωματίδια που επιπλέουν στον αέρα. Αυτά που απελευθερώνονται από την καύση ορυκτών καυσίμων και ξύλου συχνά συμβάλλουν στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Ωστόσο, η εξάτμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ευεργετικούς σκοπούς, όπως η παροχή της ώθησης που σπρώχνει έναν πύραυλο στον αέρα. Τα περισσότερα καυσαέρια έχουν τη μορφή αερίου λόγω της θερμότητας που παράγει η διαδικασία καύσης, αλλά μπορεί επίσης να είναι σε υγρή ή στερεή μορφή.
Οξυγόνο
Για να καεί το καύσιμο κατά τη διαδικασία της καύσης, πρέπει να έχει και οξυγόνο. Η πιο κοινή πηγή είναι ο αέρας, ο οποίος περιέχει περίπου 21% οξυγόνο. Άλλες πηγές, συχνά γνωστές ως οξειδωτικά ή οξειδωτικά μέσα, περιλαμβάνουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου, το νιτρικό κάλιο και πολλά άλλα. Όταν ένας οξειδωτικός παράγοντας εισάγεται σε ένα καύσιμο, απελευθερώνει οξυγόνο και μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα με την οποία καίγεται η φωτιά.
Όπως το καύσιμο, το οξυγόνο δεν χρειάζεται να είναι σε μορφή αερίου, αν και αυτό είναι πολύ συνηθισμένο. Σε έναν στερεό πύραυλο, για παράδειγμα, ένα στερεό οξειδωτικό αναμιγνύεται με το καύσιμο για να δημιουργηθεί το προωθητικό, το οποίο καίγεται όταν αναφλέγεται και ωθεί τον πύραυλο προς τα εμπρός. Το διαστημικό λεωφορείο και άλλα διαστημόπλοια χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο ως μέρος της διαδικασίας καύσης.
Όταν μια φωτιά δεν έχει αρκετό οξυγόνο, δεν καίγεται εντελώς. Αυτή η ατελής καύση παράγει μονοξείδιο του άνθρακα, άνθρακα (αιθάλη) και άλλα σωματίδια που μολύνουν τον αέρα. Η ατελής καύση σε τζάκι ή φούρνο ενός σπιτιού μπορεί να απελευθερώσει τοξικά αέρια και να είναι πολύ επικίνδυνη.
θερμότητα
Η θερμότητα ή η ανάφλεξη είναι αυτό που ξεκινά τη διαδικασία καύσης. Δεδομένου ότι θερμότητα παράγεται επίσης όταν κάτι καίγεται, μόλις ξεκινήσει η διαδικασία, δεν είναι πάντα απαραίτητη πρόσθετη θερμότητα για να συνεχιστεί η χημική αλυσιδωτή αντίδραση. Η αρχική σπίθα που πυροδοτεί τη χημική διαδικασία μπορεί να παρέχεται από μια φλόγα, την τριβή ή ακόμα και τη θερμότητα του ήλιου.
Σε περιπτώσεις αυθόρμητης καύσης, η ζύμωση ή η οξείδωση μπορεί να δημιουργήσει αρκετή θερμότητα για να ξεκινήσει μια φωτιά. Σε ένα σωρό κομπόστ, για παράδειγμα, τα βακτήρια μπορεί να αρχίσουν να διασπούν τις οργανικές ενώσεις, δημιουργώντας αρκετή θερμότητα και οξυγόνο για να προκαλέσουν καύση. Ορισμένα υλικά — που ονομάζονται πυροφορικές ουσίες — αναφλέγονται όταν εκτίθενται στον αέρα ή το νερό. ο φώσφορος και το πλουτώνιο είναι δύο παραδείγματα. Όταν αυτά τα υλικά συναντούν μια πηγή καυσίμου, μπορούν να προκαλέσουν φωτιά που είναι πολύ δύσκολο να σβήσει.
Έλεγχος της Διαδικασίας Καύσης
Καθώς και τα τρία μέρη απαιτούνται για την καύση, η αύξηση ή η μείωση οποιουδήποτε από αυτά θα επηρεάσει τη διαδικασία. Η αύξηση της ποσότητας οξυγόνου που προστίθεται σε μια φωτιά με τη χρήση ενός οξειδωτικού παράγοντα, για παράδειγμα, θα κάνει τη φωτιά να καίει πιο γρήγορα. Η αφαίρεση ή η μείωση της πηγής καυσίμου θα την κάνει να καεί μικρότερη ή να σβήσει.
Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι για να σταματήσετε τη διαδικασία καύσης:
αφαιρέστε τα καύσιμα,
αφαιρέστε το οξυγόνο,
και/ή αφαιρέστε τη θερμότητα.
Η καύση μπορεί επίσης να σταματήσει σταματώντας τη χημική αλυσιδωτή αντίδραση που δημιουργεί φλόγες. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν ορισμένα μέταλλα – όπως το μαγνήσιο – καίγονται γιατί η προσθήκη νερού στη φωτιά θα την κάνει πιο δυνατή. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ξηρές χημικές ουσίες ή αλομεθάνια χρησιμοποιούνται για να σταματήσει η αντίδραση.
Ποιος από αυτούς είναι ο καλύτερος τρόπος να σταματήσει μια πυρκαγιά εξαρτάται από τον τύπο και το μέγεθος της φωτιάς. Σε μια πυρκαγιά σπιτιού, για παράδειγμα, οι πυροσβέστες χρησιμοποιούν νερό ή αφρό για να εμποδίσουν το οξυγόνο να φτάσει στα καύσιμα και να μειώσουν τη θερμοκρασία. Ενώ το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δάσος ή δασική πυρκαγιά, η αφαίρεση νέων καυσίμων για τη φωτιά με το να καθαρίσει η βούρτσα και η νεκρή βλάστηση από την περιοχή είναι συχνά σημαντικό μέρος της αναχαίτισής της.