La combustione è un processo chimico di ossidazione rapida che è accompagnato dal rilascio di bassa energia sotto forma di calore e luce. Affinché questo processo avvenga, è necessaria la presenza di un combustibile, un ossidante e calore. Il materiale che è in grado di bruciare e si combina con l' ossigeno è noto come carburante. Nella combustione ordinaria, il carburante è una sostanza composta, come gli idrocarburi (gas di petrolio, benzina, cherosene, paraffina, ecc.). L'ossigeno, un elemento essenziale per il processo di ossidazione che si verifichi e continui, è noto come ossidante.
Cos'è la combustione
Sommario
La combustione è definita come una reazione chimica di ossidazione rapida, quella che è accompagnata da un basso rilascio di energia sotto forma di calore e luce. Affinché questo processo avvenga, è necessaria la presenza di un combustibile, un ossidante e calore.
Qualsiasi sostanza in grado di bruciare in determinate condizioni è chiamata combustione. Così come qualsiasi materia che può bruciare o subire una rapida ossidazione.
Tipi di combustione
La reazione creata dai componenti della combustione; il materiale combustibile e l'ossidante, è descritto in tre tipi di reazione, che sono i seguenti:
Combustione completa
Questa combustione reagisce quando il materiale combustibile è completamente ossidato e consumato, quindi vengono prodotti altri composti ossigenati, come anidride solforosa, anidride carbonica o vapore acqueo.
Combustione stechiometrica
Questo è il nome dato alle combustioni complete, che avvengono quando il metano viene trasformato in CO2 e H2O, utilizzano le giuste quantità di ossigeno per la loro reazione e generalmente avvengono solo nell'ambiente controllato di un laboratorio, avvalendosi della strumentazione richiesta. Ad esempio, nel caso del metano in polvere, viene utilizzato il cucchiaio di combustione.
Combustione incompleta
Sono quelli in cui i composti semi-ossidati (chiamati anche incombusti) compaiono dai gas di combustione, come il monossido di carbonio (CO), l'idrogeno, le particelle di carbonio, ecc.
Processo di combustione
Il carburante deve raggiungere una temperatura minima affinché possa bruciare, questa temperatura è il cosiddetto punto di accensione o punto di infiammabilità. I materiali combustibili hanno un'infiammazione a bassa temperatura ed entrano facilmente in combustione.
Se il carbone o lo zolfo vengono bruciati in quantità uguali, si osserverà che l'energia termica rilasciata dal carbone è maggiore di quella rilasciata dallo zolfo. Ciò significa che i combustibili, una volta bruciati, non emanano uguali quantità di calore. Alcuni emettono molta energia termica, altri meno.
Come risultato del processo, si ottengono i prodotti della combustione. Questi dipendono dalla natura del carburante, ma in generale si producono vapore acqueo, anidride carbonica e carbonio. Il fatto che durante la combustione del carburante vengano rilasciate quantità significative di energia conferisce a questi materiali una particolare importanza, poiché possono essere utilizzati per il nostro uso.
Industrie, fabbriche e impianti di produzione di elettricità utilizzano la combustione per ricavare l'energia di cui hanno bisogno per funzionare. Attualmente gli idrocarburi occupano il primo posto tra le fonti energetiche.
Prodotti di combustione
Fumo
È costituito da particelle solide e liquide sospese nell'aria. Con dimensioni comprese tra 0,005 e 0,01 millimicron. Questo ha effetti irritanti sulla mucosa.
Il fumo è praticamente il primo fattore di rischio nello sviluppo di un incendio, prima che tu possa sentire l'effetto dell'aumento della temperatura. Ci sono poi:
- Fumo Bianco: combustione di prodotti vegetali, foraggi, mangimi, ecc.
- Fumo giallo: sostanze chimiche contenenti zolfo, combustibili contenenti acido cloridrico e nitrico.
- Fumo grigio: composti cellulosici, fibre artificiali, ecc.
- Fumo nero chiaro: gomma.
- Fumo nero scuro: olio, fibre acriliche, ecc.
Allo stesso modo, il fumo si mescolerà con gas tossici che ne modificheranno il colore:
- Fumo bianco: brucia liberamente.
- Fiamma: la temperatura varia in base a fattori quali il tipo di combustibile e la concentrazione di ossidante.
- Calore: il calore è una forma di energia difficile, che aumenterà la temperatura.
Esempi di combustione
Una candela cerata: all'inizio, la reazione chimica avviene solo nel candelabro. Tuttavia, una volta che la fiamma raggiunge la cera, si verifica anche una reazione nella cera.
Combustione del legno - Gli idrocarburi nel legno si combinano con l'ossigeno per formare acqua e anidride carbonica. Questa è una reazione molto energetica, quindi genera grandi quantità di calore e luce per rilasciare quell'energia.
Un fiammifero acceso: quando un fiammifero viene strofinato contro una superficie leggermente ruvida, l'attrito genera un tale calore nella testa del fiammifero (costituito da fosforo e zolfo) da produrre una fiamma. Questa è una reazione incompleta perché sono presenti residui dalla carta cerata del fiammifero.
Carbone che brucia: quando brucia il carbone, reagisce e si trasforma da solido a gas. In questa reazione, l'energia viene rilasciata sotto forma di calore.
Fuochi d'artificio: quando accende i fuochi d'artificio, il calore fa sì che le sostanze chimiche in esso contenute reagiscano con l'ossigeno nell'atmosfera per produrre calore e luce. Si può dire che è una reazione incompleta.
Falò: i falò sono esempi del tipo di reazione che si verifica tra foglie secche, carta, legna da ardere o qualsiasi altro idrocarburo e un carico di energia calorica (come un fiammifero acceso o una scintilla generata da pietre).
Stufa a gas - Le stufe a gas funzionano a propano e butano. Questi due gas, a contatto con una carica iniziale di energia termica (un fosforo, per esempio), bruciano. È una reazione completa, perché non genera rifiuti, qui può provocare una combustione spontanea.
Foresta incendi: boschivi incendi sono esempi di reazioni incontrollate. Come per la legna da ardere, sono reazioni incomplete perché lasciano residui.
Basi forti e materia organica: rispetto a questi materiali come la soda caustica, reagisce quando viene a contatto con la materia organica.
Incendi: Gli incendi sono fiamme spontanee che si generano nelle paludi con un alto contenuto di materia organica in decomposizione.
Combustibili nei motori: il motore a combustione interna viene utilizzato nelle auto che trasportano idrocarburi per poter funzionare all'interno della camera di combustione, essendo la benzina uno dei componenti principali per la reazione interna che ha luogo.
Combustione del metanolo: noto anche come alcool metilico, è un esempio di una reazione perfetta, perché non genera altro che acqua e anidride carbonica.
Combustione di magnesio metallico: questo è un esempio di una reazione in cui non vengono rilasciati né acqua né anidride carbonica. In questo caso, il prodotto è ossido di magnesio. È una combustione incompleta in quanto produce ossido di magnesio.
Esplosivi - Gli esplosivi, come la polvere da sparo e la nitroglicerina, generano la reazione di combustione e si verificano in millisecondi. Va notato che ci sono esplosivi deboli e forti.
Polvere da sparo - La polvere da sparo è un esplosivo debole. Nel caso di esplosivi deboli, devono essere collocati in spazi ristretti (come una stanza delle armi) affinché possano funzionare.
Immagini di combustione
Successivamente, vi mostreremo alcune immagini di combustione e i diversi risultati ottenuti in ciascuna di esse:
Domande frequenti sulla combustione
Come avviene la combustione?
Avviene attraverso una rapida reazione chimica di ossidazione che è accompagnata da un basso rilascio di energia sotto forma di calore e luce. Affinché questo processo avvenga, è necessaria la presenza di un combustibile, un ossidante e calore.
A cosa serve la combustione?
È ampiamente utilizzato nei dispositivi che aiutano a spostare le persone da un luogo all'altro (automobili, autobus, aeroplani, barche, ecc.). Allo stesso modo, viene utilizzato anche nelle case per svolgere molteplici funzioni, come nelle stufe a gas o nelle stufe a benzina per cuocere i cibi, nelle candele che a volte vengono usate per accendere, ecc.
Cos'è la combustione dal vivo?
Sono quelli che consumano carburante nel modo più violento e, oltre ad un alto tasso di calore, generano luce. Ad esempio una candela accesa, un fiammifero o un fuoco.
Cosa è necessario affinché avvenga la combustione?
Per produrre una reazione chimica è necessario un combustibile, un ossidante e raggiungere la cosiddetta temperatura di accensione, ovvero occorre un elemento che brucia (combustibile) e un altro che produca una reazione (ossidante) e generalmente ossigeno sotto forma di O2 gassoso.
Quali sono le reazioni della combustione?
La reazione chimica rilascia una grande quantità di energia sotto forma di calore (energia termica) che, di conseguenza, porta ad un'espansione dei gas (anidride carbonica e vapore acqueo) creando una fiamma, che è la massa gassosa incandescente che riflette il calore e leggero ed è in contatto con la sostanza combustibile.
