Где огонь горячее

Пламя

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

У этого термина существуют и другие значения, см. Пламя (значения).

Пла́мя — раскаленная газообразная среда, образующаяся при горении и электроразрядах, состоящая в значительной степени из частично ионизированных частиц, в которой происходят химические взаимодействия и физико-химические превращения составных частиц среды (в т.ч. горючего, окислителя, примесных частиц, продуктов их взаимодействия). Сопровождается интенсивным излучением (в УФ, ИК, видимой части спектра — «свечением») и выделением тепла.

В русском языке нет четкого смыслового разделения слов пламя и огонь, однако слово огонь традиционно связано с описанием процессов горения, тогда как пламя имеет более общее употребление, в том числе для процессов, не связанных с горением: молнией, электродугой, свечением вакуумных ламп и так далее.

Иногда в научной литературе пламя относят к «холодной/низкотемпературной плазме», поскольку по существу оно представляет собой газ, состоящий из термически ионизированных частиц с небольшой величиной заряда (как правило, не более ±2-3), тогда как высокотемпературной плазмой называют состояние вещества, при котором ядра атомов и их электронные оболочки сосуществуют раздельно.

Среда пламени содержит заряженные частицы (ионы, радикалы), что обусловливает наличие электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями. На этом принципе построены приборы, способные с помощью электромагнитного излучения приглушить пламя, оторвать от горючих материалов или изменить его форму.

эффект, возникающий при смешивании воды с кипящим парафином

Цвет пламени

различный вид горелки Бунзена зависит от притока кислорода:
1. богатая топливная смесь без предварительного смешивания с кислородом (подача кислорода закрыта) горит жёлтым коптящим рассеянным пламенем
2. подача воздуха снизу почти перекрыта
3. открыта в средней мере: смесь близка к стехиометрической
4. подача воздуха максимальная: бедная смесь

Цвет пламени определяется излучением электронных переходов (например, тепловым излучением) различных возбужденных (как заряженных, так и незаряженных) частиц, образующихся в результате химической реакции между молекулами горючего и кислородом воздуха, а также в результате термической диссоциации. В частности, при горении углеродного горючего в воздухе, синяя часть цвета пламени обусловлена излучением частиц CN±n, красно-оранжевая — излучением частиц С2±n и микрочастиц сажи. Излучение прочих образующихся в процессе горения частиц (CHx±n, H2O±n, HO±n, CO2±n, CO±n) и основных газов (N2, O2, Ar) лежит в невидимой для человеческого глаза УФ и ИК части спектра. Кроме того, на окраску пламени сильно влияет присутствие в самом топливе, деталях конструкции горелок, сопел и так далее соединений различных металлов, в первую очередь натрия. В видимой части спектра излучение натрия крайне интенсивно и ответственно за оранжево-желтый цвет пламени, при этом излучение чуть менее распространенного калия оказывается на его фоне практически не различимым (поскольку большинство организмов имеют в составе клеток K+/Na+ каналы, то в углеродном горючем растительного или животного происхождения на 3 атома натрия приходится в среднем 2 атома калия).

Температура пламени

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 14 марта 2018 года.
  • Температура воспламенения для большинства твёрдых материалов — 300 °С.
  • Температура пламени в горящей сигарете — 250–300 °С.
  • Температура пламени спички 750–1400 °С; при этом 300 °С — температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 800–1000 °С.
  • Температура горения пропан-бутана — 800–1970 °С.
  • Температура пламени керосина — 800 °С, в среде чистого кислорода — 2000 °С.
  • Температура горения бензина — 1300–1400 °С.
  • Температура пламени спирта не превышает 900 °С.
  • Температура горения магния — 2200 °С; значительная часть излучения в УФ-диапазоне.

Наиболее высокие известные температуры горения: дицианоацетилен C4N2 5’260 К (4’990 °C) в кислороде и до 6’000 К (5’730 °C) в озоне; дициан (CN)2 4’525 °C в кислороде.

Так как вода обладает очень большой теплоёмкостью, отсутствие водорода в горючем исключает потери тепла на образование воды и позволяет развить бо́льшую температуру.

Классификация

Пламя классифицируют по:

  • агрегатному состоянию горючих веществ: пламя газообразных, жидких, твёрдых и аэродисперсных реагентов;
  • излучению: светящиеся, окрашенные, бесцветные;
  • состоянию среды горючее–окислитель: диффузионные, предварительно перемешанных сред (см. ниже);
  • характеру перемещения реакционной среды: ламинарные, турбулентные, пульсирующие;
  • температуре: холодные, низкотемпературные, высокотемпературные;
  • скорости распространения: медленные, быстрые;
  • высоте: короткие, длинные;
  • визуальному восприятию: коптящие, прозрачные, цветные.

Внутри конуса ламинарного диффузионного пламени можно выделить 3 зоны (оболочки):

  1. тёмная зона (300—350 °C), где горение не происходит из-за недостатка окислителя;
  2. светящаяся зона, где происходит термическое разложение горючего и частичное его сгорание (500—800 °C);
  3. едва светящаяся зона, которая характеризуется окончательным сгоранием продуктов разложения горючего и максимальной температурой (900—1500 °C).

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и интенсивности подвода окислителя.

Распространение пламени по предварительно перемешанной среде (невозмущённой), происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к поверхности пламени: величина такой нормальной скорости распространения пламени (НСРП) является основной характеристикой горючей среды. Она представляет собой минимально возможную скорость пламени. Значения НСРП отличаются у различных горючих смесей — от 0,03 до 15 м/с.

Распространение пламени по реально существующим газовоздушным смесям всегда осложнено внешними возмущающими воздействиями, обусловленными силами тяжести, конвективными потоками, трением и так далее. Поэтому реальные скорости распространения пламени всегда отличаются от нормальных. В зависимости от характера горения, скорости распространения пламени имеют следующие диапазоны величин: при дефлаграционном горении — до 100 м/с; при взрывном горении — от 300 до 1000 м/с; при детонационном горении — свыше 1000 м/с.

Пламя горящей свечи сопровождало человека тысячи лет.

Окислительное пламя

Расположено в верхней, самой горячей части пламени, где горючие вещества практически полностью превращены в продукты горения. В данной области пламени избыток кислорода и недостаток топлива, поэтому помещённые в эту зону вещества интенсивно окисляются.

Восстановительное пламя

Это часть пламени, наиболее близко расположенная к центру или чуть ниже центра пламени. В этой области пламени много топлива и мало кислорода для горения, поэтому, если внести в эту часть пламени вещество, содержащее кислород, то кислород отнимается у вещества.

Проиллюстрировать это можно на примере реакции восстановления сульфата бария BaSO4. С помощью платиновой петли забирают BaSO4 и нагревают его в восстановительной части пламени спиртовой горелки. При этом сульфат бария восстанавливается и образуется сульфид бария BaS. Поэтому пламя и называют восстановительным.

Пламенный тест на натрий.

Цвет пламени зависит от нескольких факторов. Наиболее важны: температура, наличие в пламени микрочастиц и ионов, определяющих эмиссионный спектр.

Вечный огонь: 5 мест на Земле, где царит пламя

Вблизи Кемера в Турции находится «огненная гора Янарташ» (Yanartaş): на ее вершине на протяжении 2500 лет танцуют языки пламени. Легенда связывает это с историей о мифологической Химере, убитой на горе, а ученые объясняют огонь наличием метана и других газов, поднимающихся на поверхность.

  • Фото: Jyri Leskinen/Wikipedia

Еще один древний пожар, получивший название «Вечный», бушует в центре крупного нефтяного месторождения Баба-Гургур (Baba Gurgur) в Ираке, неподалеку от города Киркук. Как и в случае с «огненной горой», его причиной являются выбросы природного газа через расщелины в породах. Согласно официально подтвержденным данным, огонь здесь горит непрерывно как минимум 400 лет. Считается, что о Вечном пожаре упоминали Геродот и Плутарх; более того, многие верят, что именно в огонь Вечного пожара библейский царь Навуходоносор приказал бросить трех иудейских юношей за их отказ поклоняться идолу.

  • Фото: Chad.r.hill/Wikipedia

Первое документальное упоминание о Дымящихся холмах (Smoking Hills) на канадском мысе Батхерст относится к 1850-х годам: пламя заметили участники арктической экспедиции капитана Джона Мак-Клура. Сначала исследователи решили, что достигли цели своего похода (в их задачу входил поиск пропавшей экспедиции Франклина). Однако вблизи выяснилось, что огонь был разведен не потерявшимися полярниками, а самой природой. Скала, состоящая из смеси сланца и пирита с углем и серой, выветривается, и минералы при этом воспламеняются.

  • Фото: Ansgar Walk/Wikipedia

А в Туркмении геологи случайно открыли «врата в ад»: именно так чаще всего называют кратер Дарваза (туркм. Derweze). В 1971 году специалисты нашли вблизи деревни Дарваза в Ербентском районе республики большое скопление природного газа, но в ходе изысканий буровая вышка вместе с оборудованием провалились в подземную каверну. Для того, чтобы вредные газы не вырывались наружу, их было решено поджечь. Геологи предполагали, что пожар через несколько дней потухнет, но ошиблись: с тех пор газ, выходящий из кратера, непрерывно горит и днем, и ночью.

  • Фото: Tormod Sandtorv/Flickr.com

Виновен человек и в пожаре, не прекращающемся в американском городе Сентрейлия (Centralia, штат Пенсильвания). Огонь ведет свою историю с 1962 года: городской совет нанял пятерых пожарных-добровольцев для очистки городской мусорной свалки, но никто из них не учел, что свалка находилась в заброшенном шурфе угольной шахты. В результате огонь распространился по всей системе шахт. Со временем люди начали жаловаться на ухудшение здоровья, спровоцированное выделением угарного газа. Подземный пожар так и не удалось потушить, и в результате жители покинули город. Там, где в середине прошлого века жила 1000 человек, теперь осталась лишь пара семей.

Добавить комментарий

Закрыть меню