flacără

Flacără funingină
O flacără de lumânare în condensatorul de placă , care a fost încărcat alternativ la tensiunea de 25 kV și apoi a fost descărcat din nou. Flacăra se deformează în câmpul electric, deoarece este o plasmă și, prin urmare, conține purtători de încărcare gratuită care reacționează la un câmp electric.
Flacăra lumânării în greutate
Flacără dimetilamină-oxigen cu diferite rapoarte combustibil / oxidant stabilizate la presiune scăzută la 40 mbar

Ca o flacără este, în general , ca parte a unui incendiu care își încetează activitatea, zona de ardere sau în alt mod exotermic reacționând menționate gaze și vapori, în lumina emisă este.

proces

Radiația eliberată în timpul unei reacții este cauzată de emisia de lumină a benzilor moleculare și a spectrului de linie atomică al moleculelor și atomilor implicați în combustie, precum și de particulele solide și aerosoli . Particulele solide precum funinginea sau cenușa emit un spectru de radiații care corespunde cu cel al unui corp negru la temperatura flăcării. Dacă în flacără există particule solide, predomină radiația lor termică .

În majoritatea aplicațiilor tehnice, termenul „flacără” se referă la reacția vizibilă a unui combustibil cu oxigenul oxidant . Zona de reacție cuprinde zona de preîncălzire, zona de reacție și zona de echilibru. Flacăra se formează în afara zonei de reacție. Acest lucru duce de obicei la o strălucire intensă care delimită brusc zona de reacție ( fața flăcării ) și poate căpăta culori diferite.

Culoarea flăcării

O proporție semnificativă a culorii flăcării este cauzată de diferite componente din zona de reacție:

  • galben până la portocaliu: datorită particulelor de funingine (strălucitoare) (dimensiunea câtorva 10 nm). Spectrul lor de emisie corespunde aproximativ cu cel al unui corp negru
  • albastru: de radicalii de CO 2 , CH excitați
  • turcoaz: din cauza C 2 molecule.

În schimb, produșii de reacție ai arderii hidrocarburilor ( CO 2 și H 2 O ) tind să radieze în domeniul spectral infraroșu (invizibil) . Dacă în flacără există impurități, rezultatul este o colorare intensă a flăcării , a cărei culoare depinde de conținut. Aici radiația din tranzițiile de rezonanță energetic joase (prima stare excitată) contribuie în principal la aprinderea flăcării. O schimbare de culoare deosebit de simplă în galben poate fi realizată prin conținutul de sodiu din sarea de masă . Această posibilitate este utilizată pentru artificiile care reacționează în toate culorile roții de culori .

caracterizare

Există mai multe moduri de a caracteriza o flacără. Aceasta include tipul de debit ( laminar sau turbulent ), raportul dintre combustibil și oxidant și dacă acestea sunt deja amestecate sau nu înainte de ardere.

În cazul „flăcărilor premixate”, de exemplu, există un amestec omogen de combustibil și oxidant înainte ca procesul de ardere să aibă loc (de exemplu, suflanta și motorul pe benzină ). În cazul „flăcărilor nepreamestecate”, combustibilul și agentul oxidant se întâlnesc numai în zona de reacție și reacționează acolo între ele. Procesul de ardere are loc la interfața în care se amestecă gazele (de exemplu, lumânări , focuri de tabără, turbine de aeronave și arzătoare de ulei cu atomizor de presiune ).

În plus, o flacără poate fi descrisă prin raportul său combustibil-oxidant. Flăcările cu exces de combustibil sunt denumite flăcări „grase”, în timp ce flăcările cu exces de oxidant sunt flăcări „slabe”. O indicație mai precisă a amestecului este prezentă prin raportul de echivalență Φ (denumire chimică) sau  raportul de aer λ (denumire tehnică).

  • O flacără cu un procent scăzut de oxigen este denumită flacără reducătoare ( flacără luminoasă ). În timpul reacției pirolitice de ardere , din moleculele de hidrocarburi se formează radicali CH . Acestea reacționează (printre alte reacții) cu radicalii de oxigen formați pentru a forma vapori de apă. Datorită lipsei de oxigen ( raportul aerului de ardere ), se formează mai mult monoxid de carbon și carbon elementar sub formă de funingine ; ambele pot fi oxidate la căldură prin absorbția de oxigen. Flacăra are un efect de reducere , substanțele care eliberează oxigen păstrate în flacără sunt reduse (vezi și perla de borax ). Emisivitatea funinginii este responsabil de strălucirea intensă a flăcării, pentru ei galben culoare temperatura de ardere relativ scăzută (aproximativ 1,000-1,200 ° C). Funinginea provenită de la astfel de gaze de eșapament poate înmui pereții interiori ai coșurilor de fum sau poate înmuguri tavanul dacă lumânările și lămpile cu ulei sunt utilizate intens.
  • Flăcările de oxidare conțin exces de oxigen. În timpul reacției de ardere, carbonul legat al hidrocarburilor (din legăturile CC și CH) este oxidat în oxizi de carbon . Flăcările de oxidare sunt mai fierbinți decât flăcările de reducere. Din cauza conținutului scăzut de funingine, acestea strălucesc doar slab și au fronturi de flacără albastră datorită chemiluminescenței (chemiluminescența radicalilor CH în apropierea 314, 390 și 431 nm, a radicalilor OH cu un vârf de aproape 309 nm, a radicalilor CO 2 în jurul valorii de 415 nm C 2 aproape de 510 nm).
Spectrul electromagnetic -de c.svg

Un fulger de flacără apare imediat ce un amestec de gaze oxidabile, sub presiune, se poate combina brusc cu oxigen. Energia de activare a acestei reacții trebuie realizată de o sursă de aprindere externă, mai ales dacă temperatura de aprindere a respectivului amestec de reacție este depășită.

Trivia

  • Cea mai fierbinte flacără de până acum este produsă de o reacție între dicianoetină și ozon la o presiune de 40 bari și atinge o temperatură a flăcării de aproximativ 6000 ° C. Temperaturile teoretice de ardere ale hidrocarburilor cu aerul sunt în jur de 2000 ° C. Astfel de temperaturi, care sunt posibile în condiții ideale, nu sunt în niciun caz atinse în flăcările de zi cu zi, deoarece gazul se răcește în timpul arderii datorită emisiilor de radiații. Vehiculele de lansare pentru sateliții spațiali emit, de asemenea, flăcări foarte fierbinți .
  • Înțelesul derivat „flacără” a fost folosit metaforic încă din secolul al XVIII-lea pentru o fată de care cineva este îndrăgostit și pentru care este, prin urmare, inflamat. Comparați și versurile cu versurile Fără foc, nici un cărbune nu poate arde atât de fierbinte, // La fel de dragoste tăcută în secret, despre care nimeni nu știe nimic. (Cântec popular, secolul al XVIII-lea.)
  • Căldura unei flăcări poate fi estimată cu ajutorul „ochelarilor spectrali” (o jucărie pentru copii): ochelarii spectrali descompun razele luminoase ale culorii flăcării în componentele lor spectrale, iar temperatura poate fi dedusă din dimensiunea pete luminoase

Vezi si

Link-uri web

Wikicitat: Flacără  - Citate
Wikționar: Flamme  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri
Commons : Flame  - colecție de imagini, videoclipuri și fișiere audio
  • Norbert Peters: Combustie tehnică - Reeditare prelegere, Universitatea RWTH Aachen (PDF; 3,6 MB)

Dovezi individuale

  1. ↑ Jürgen Warnatz, Ulrich Maas, Robert W. Dibble: Combustion - Bazele fizico-chimice, modelare și simulare, experimente, generarea de poluanți. Springer, Berlin / Heidelberg 2001, ISBN 978-3-540-42128-3 , doi : 10.1007 / 978-3-642-56451-2 .
  2. ↑ Krzysztof Adam Grabinski: Studiu cinetic experimental și numeric asupra speciilor încărcate și excitate în arderea oxifuelului pentru captarea CO2 , Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie, 2016, (text integral)
  3. ↑ Johannes Eichmeier: Combustia combinată a combustibililor amestecați în interiorul camerei de ardere cu diferite inflamabilități investigate folosind exemplul motorinei și benzinei. Logos Verlag Berlin GmbH, 2012, ISBN 978-3-832-53172-0 , p. 59 ( previzualizare limitată în căutarea de carte Google).
  4. ↑ Maurizio De Leo, Alexei Saveliev, Lawrence A. Kennedy, Serguei A. Zelepouga: OH și luminescența CH în flux opus metan ox -flăcări. O altă sursă importantă de chemiluminescență; , 2007, citat de Krzysztof Adam Grabinski: Studiu cinetic experimental și numeric asupra speciilor încărcate și excitate în combustia oxifuel pentru captarea CO2 , Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie, 2016, pagina 14 (text integral)
  5. ↑ Madleine M. Kopp, Olivier Mathieu, Eric L. Petersen: Determinarea ratei reacției CO2 * Chemiluminescență CO + O + M <--> CO2 * + M , 2014, citat de Krzysztof Adam Grabinski: Studiu cinetic experimental și numeric pe specii încărcate și excitate în arderea oxigenului pentru captarea CO2 , Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie, 2016, pagina 14 (text integral)
  6. ↑ Eric Petersen, Madleine Kopp, Nicole Donato: Assessment of Current Chemiluminescence Kinetics Models at Engine Conditions , 2011, citat de Krzysztof Adam Grabinski: Studiu cinetic experimental și numeric asupra speciilor încărcate și excitate în arderea oxigenului pentru captarea CO2 , Universitatea Norvegiană de Științe și Tehnologie, 2016, pagina 14 (text integral)
  7. ↑ Zoltán Faragó: Aprovizionarea corectă a șemineului - privind flăcările prin ochelari spectrali