Тут читач знайде відповідь на питання про те, що таке горіння. У цій статті ми розглянемо цей процес, ознайомимося з характеристиками та класифікацією, вивчимо історичні відомості та визначимо місце в природі і житті людини. Також приділимо увагу конкретним параметрам для певних видів горіння.
Введення
Коли людина чує слово “горіння”, швидше за все, в його уяві виникає образ полум’я, який охоплює що-небудь. Цей процес має історично, навіть еволюційно, величезне значення для людини.
Горіння – хімічні процес, в ході якого вихідний ряд речовин перетворюється в продукт згоряння. Це екзотермічний тип реакції, при якій інтенсивно виділяється тепло. Енергетичні ресурси, запасені в речовинах, що беруть участь в процесі горіння, можуть виділятися, приймати вид випромінювання світла.
Загальні відомості
Відповівши на питання про те, що таке горіння, чоловік зміг зробити його головним ресурсом, з якого ми досі черпаємо енергію. Близько 90 % всіх енергетичних ресурсів, вироблених на Землі людьми, випадають на процеси спалювання викопних видів палива. Проте в осяжному майбутньому (приблизно до 2040 року) цей показник знизиться на 10 %. Це пов’язано з виснаженням ресурсів Землі, які не підлягають відновленню, а також забрудненням світу, явищем глобального потепління.
Горіння – це хімічний процес, зазвичай йде по шляху разветвленно-ланцюгового механізму. Тут прогресує самостійне прискорення завдяки тепла, яке виділяється в ході реакцій. Особливостями, які виділяють горіння, можна вважати наявність великих показників виділення тепла і потреба у відносно величезних ресурсах, необхідних для активації реакції. Ці два фактори безпосередньо впливають на швидкість, при якій вона буде проходити.
Історичні факти
Кисень був відкритий в перших роках 1770-г. Зробили відкриття К. Шеєле і Дж. Прістлі. До цієї події існувала теорія флогистона, яка стверджувала, що тіла, що піддаються процесу горіння, володіють особливим початком «флогистоном». Через п’ять років у 1775 р., Лавуазьє довів, що пальне речовина не володіє такими елементами, а тільки приєднує до себе кисневі молекули, які ми отримуємо з повітря.
Буркеном і Шуманном в 1928 році була розглянута задача про явище дифузійного полум’я. Вони показали, що при наявності швидкості згоряння речовин, що беруть участь в реакції, вище швидкості підведення реагентів, що поставляються дифузією, зона горіння стає тонкою до нескінченності. Це означає, що в такій галузі процесів відбувається автоматичне встановлення стехіометричного співвідношення між речовинами, які відповідають за окислення, і горючими матеріалами. Максимальні температурні показники наближаються до адіабатичним.
Теорія горіння в своєму сучасному вигляді почалася з праць Н.Н. Семенова, який вивчав явище теплового вибуху. Це відбулося в 1920 році. Через вісімнадцять років, в 1938 році, Д. А. Франком-Кам’янецьким була розвинена теорія теплових вибухів.
Вже в 1940 році була розвинена загальна теорія детонації – ZND. Її засновником вважається Я. Б. Зельдовіч. Назва походить від імен З. Неймана, Дерінга і, власне, Зельдовича. Це пов’язано з тим, що незалежно один від одного дослідники прийшли до схожих підсумками і висновків на основі своїх експериментів і обчислень.
Класифікаційні дані
Сутність процесу горіння дозволяє класифікувати його згідно з певними параметрами. Наприклад, в залежності від швидкості згоряння речовин, його ділять на детонацію і дефлаграцию. Останнє буває ламінарним і турбулентним. Детонація – тільки турбулентна.
Якщо газ – це початковий і основний компонент суміші, що горить, то реакцію можна назвати гомогенною. Цей процес характеризується взаємодією окислювача і пального речовини в газофазної горінні. Поділ горючих речовин і їх поступове злиття, що викликає розглянутий процес, називають дифузією. Гетерогенної можна назвати реакцію, в якій окислювачі і пальне мають різне становище фази. Крім перерахованого вище, виділяють: процес тління, без полум’я, холоднопламенное і (термо)ядерне горіння.
Полум’я
Відповідаючи на питання про те, що таке горіння, людина змогла виділити в ньому явище полум’я, яке являє собою зону, що випромінює світло і утворюється в ході реакцій горіння. Її температурні показники визначаються складом сумішей та умовами, при яких протікає процес. Згоряння природних газів дозволяє розганяти температуру до двох тисяч кельвінів і вище.
Полум’я багатьох видів палива, заснованих на вуглеводнях, володіє здатністю до взаємодії з електромагнітними полями. Це обумовлюється наявністю власних часток у зарядженому стані. За допомогою проведення експериментів було доведено, що кількість іонів в полум’я може перевищувати шість порядків концентрацію аніонів та катіонів у процесах чистої термічної іонізації. Головний механізм, який відповідає за утворення іонів, – хемоионизация. Це складний фізико-хімічний процес, який перетворює вихідні в продукти згоряння. В ході екзотермічної реакції виділяється велика кількість тепла.
Теорія горіння
Суть процесу горіння, незважаючи на великий практичний досвід і застосування, досліджувалася протягом багатьох років залишається однією з найскладніших загадок людства. Наука, що вивчає явище горіння, є міждисциплінарною і розташовується на стику газодинаміки, хімічної термодинаміки, химкинетики, молекулярної та хімічної фізики, а також матеріалознавства та моделювання з використанням комп’ютерних технологій.
Розглянемо наступні положення теорії горіння: повноту згоряння і його термодинамічний механізм. Положення повноти згоряння включає в себе інформацію про те, що вихідні компоненти горючих сумішей характеризуються молярної і масовою часткою елемента, а також початковими показниками тиску і температури. Підібравши речовина, здатне в ході згоряння і окислення повністю перетворитися в продукт даного явища, можна отримати стехіометричного реакцію. Суміш, що володіє надлишком пального речовини, що не може повністю розкластися із-за браку окислювачів, іменується багатою. Речовина з браком паливного ресурсу називають бідним.
Термодинамічні дані дозволяють нам стверджувати, що горіння, що протікає адіабатичним шляхом при наявності постійного показника обсягу, збереже повну енергію системи. Якщо є постійний тиск, то спостерігається ентальпія структурних компонентів. Умови, при яких протікає адиабатическое тиск, практично застосовуються і реалізуються в полум’я, що поширюється вільними шляхами. При цьому розрахунком тепловтрати нехтують.
Гетерогенність
Гетерогенні процеси спостерігаються у випадку, коли взаємодіють кілька фаз (від двох). Це можуть бути гази і рідини. Таке ж явище можна відслідковувати в «території» межі поділу між фазами. У термінології це слово використовують для опису процесів горіння, в яких окисне і пальне речовина перебувають у різних станах фази. Сюди відноситься навіть випаровування палива, що відбувається в газовій формі. Яскравим прикладом може послужити взаємодія вугілля і кисню, що міститься в повітрі. В ході цього утворюється чадний газ, який може піддаватися подальшому згорянню в стані газу і перетворюватися в CO2.
Тверде паливо
Що таке горіння твердого палива? Найчастіше це процес окислення речовин, що використовуються в різних снарядах і патронах. Наприклад, це може бути або реактивний артилерійський снаряд. Інше застосування знаходить себе в конструюванні та експлуатації міжконтинентальних ракет балістичного типу. Багаторазові шатли виводяться на орбіту Землі за допомогою застосування прискорювачів, заснованих на твердому паливі.
Ті речовини, що використовуються в якості палива для ракет, діляться на дві форми: змішану і баллиститную. В першому випадку поділ горючої речовини і окислювача не спостерігається, а згоряння відбувається пошаровим способом. Їх називають гомогенним порохом. Головний компонент – це нітроцелюлоза, яку добувають шляхом желатинізації в товщі нітрогліцерину.
Загальні дані про згорянні твердого палива
Процес розкладання пороху включає в себе кілька етапів, які відрізняються типом екзотермічної реакції, а саме проходять у двох фазах газу і конденсації. Проведення дослідів з горінням баллиститных порохів в просторі вакууму й при показнику тиску нижче двох мм. рт.ст. показало, що екзотермічні реакції відбуваються лише в приповерхневому рівні фази конденсації. При діапазоні тиску від п’яти до двадцяти мм. рт.ст. можна побачити полум’я, але помітне в темряві, а реакції протікають в газовому етапі.
Повільний тип горіння
Процесів горіння властиво наявність тління, яке є його повільною формою. Підтримання такого явища здійснюється завдяки теплу, що його виділяє в ході взаємодії O2 і гарячого з’єднання в конденсованій формі, а реакції протікають на її поверхні й піддаються акумулюванню. Типова ситуація, при якій спостерігається це явище – це тління сигарети. Тут можна спостерігати повільне поширення вздовж матеріалу. Брак висоти температури обумовлює відсутність газофазного полум’я, а в ході великої втрати тепла сигарета починає гаснути. Найчастіше тління можна спостерігати в пористому або волокнистому ряді речовин.
Твердофазних тип горіння
Існує явище, яке можна спостерігати в порошках неорганічної і органічної природи. Воно характеризується автоволновой екзотермічною реакцією, в ході якої помітне виділення газу не спостерігається, але утворюються продукти в конденсованій формі. Однак це кінцевий результат реакції, а в проміжках між фазами відстежується створення газів або рідин.
Самостійно поширюється високотемпературний синтез на практиці, ґрунтується саме на безгазовом або твердопламенном горінні. Нижче розповімо про те, як охарактеризувати слово “горіння”.
Відомості про слові
Розбір слова “горіння” за складом показує нам, що воно утворюється з допомогою:
- кореня – гір;
- суфікс – єні;
- закінчення – е.
Це три складових елементи, які включені в загальну структуру терміна.
Щоб відповісти на питання про те, як пишеться слово “горіння”, достатньо вголос сказати його. Вимова слова збігається з правописом. Голосними літерами, що утворюють цю мовну одиницю, є: “про”, “і”, “е”. Наголос ставимо на першу “е”. Перевірочне слово у “горіння” відсутня, однак можна визначити правильність написання шляхом чергування голосних “а” і “о”. Їх варіювання підпорядковується правилам правопису коренів “гір” і “гар”.
Підводячи підсумки
Аналізуючи отриману інформацію, скажімо, що слово “горіння” означає хімічний процес, взаємопов’язаний з фізичними явищами. Він є головним джерелом енергії для всього населення планети і ґрунтується на спалюванні різного виду палива. Включає в себе безліч різновидів і має величезне значення для людей. Горіння відігравало важливу роль в історії розвитку людства, а детальне вивчення його дозволило стрімко зростати технологічному процесу.
Вивченням даного процесу займалося багато вчених, а на досягнення, систематизацію і узагальнення всієї інформації пішло величезна кількість часу. Видатні розуми різних епох і поколінь зробили цінні внески в загальний розвиток теорії горіння. Однокореневі з “горінням” слова – це: гірко, гори, гори, пригоріти та інше. Найчастіше голосна “про” пишеться докорінно тоді, коли на неї не падає наголос.
