Chemische reacties van verbranding. Verbrandingsreactiemechanisme:

Verbranding

Verbranding- een complex fysisch-chemisch proces waarbij de componenten van een brandbaar mengsel worden omgezet in verbrandingsproducten met het vrijkomen van thermische straling, licht en stralingsenergie. De aard van verbranding kan worden omschreven als een snel verlopende oxidatie.

Subsonische verbranding (deflagratie) verloopt, in tegenstelling tot explosie en detonatie, bij lage snelheden en gaat niet gepaard met de vorming van een schokgolf. Subsonische verbranding omvat normale laminaire en turbulente vlamvoortplanting en supersonische verbranding omvat detonatie.

Verbranding is onderverdeeld in: thermisch en ketting. In de kern thermisch verbranding is een chemische reactie die door de ophoping van vrijgekomen warmte met progressieve zelfversnelling kan verlopen. ketting verbranding vindt plaats in het geval van sommige gasfasereacties bij lage drukken.

Thermische zelfversnellingsomstandigheden kunnen worden verschaft voor alle reacties met voldoende grote thermische effecten en activeringsenergieën.
Verbranding kan spontaan ontstaan ​​als gevolg van zelfontbranding of worden geïnitieerd door ontsteking. Onder vaste externe omstandigheden kan continue verbranding plaatsvinden in stationaire modus, wanneer de belangrijkste kenmerken van het proces - reactiesnelheid, warmteafgiftevermogen, temperatuur en samenstelling van producten - niet veranderen in de tijd of in periodieke modus wanneer deze kenmerken rond hun gemiddelde waarden schommelen. Vanwege de sterke niet-lineaire afhankelijkheid van de reactiesnelheid van de temperatuur, is verbranding zeer gevoelig voor externe omstandigheden. Dezelfde verbrandingseigenschap bepaalt het bestaan ​​van meerdere stationaire regimes onder dezelfde omstandigheden (hysterese-effect).

Het verbrandingsproces is onderverdeeld in verschillende typen: flits, ontsteking, ontsteking, zelfontbranding, zelfontbranding, explosie en detonatie. Daarnaast zijn er speciale soorten verbranding: smeulende en koude vlamverbranding. Flash - het proces van onmiddellijke verbranding van dampen van ontvlambare en brandbare vloeistoffen, veroorzaakt door directe blootstelling aan een ontstekingsbron. Ontsteking is het verschijnsel van het optreden van verbranding onder invloed van een ontstekingsbron. Ontsteking - ontsteking, vergezeld van het verschijnen van een vlam. Tegelijkertijd blijft de rest van de massa van de brandbare stof relatief koud. Spontane verbranding is een fenomeen van een sterke toename van de snelheid van exotherme reacties in een stof, wat leidt tot verbranding in afwezigheid van een ontstekingsbron. Zelfontbranding is zelfontbranding die gepaard gaat met het verschijnen van een vlam. Kan spontaan ontbranden onder industriële omstandigheden zaagsel, geoliede doek. Benzine, kerosine kan spontaan ontbranden. Een explosie is een snelle chemische transformatie van een stof (explosieve verbranding), die gepaard gaat met het vrijkomen van energie en de vorming van samengeperste gassen die mechanische arbeid kunnen veroorzaken.

Vlamloos branden

In tegenstelling tot conventionele verbranding, is het, wanneer zones van oxiderende vlam en reducerende vlam worden waargenomen, mogelijk om voorwaarden te scheppen voor vlamloze verbranding. Een voorbeeld is de katalytische oxidatie organisch materiaal op het oppervlak van een geschikte katalysator, zoals de oxidatie van ethanol op platinazwart.

Solid state verbranding

Dit zijn autowave exotherme processen in mengsels van anorganische en organische poeders, die niet gepaard gaan met merkbare gasontwikkeling en leiden tot de productie van uitsluitend gecondenseerde producten. Gasvormige en vloeibare fasen worden gevormd als tussenstoffen die voor massaoverdracht zorgen, maar het verbrandingssysteem niet verlaten. Er zijn voorbeelden van reagerende poeders bekend waarbij de vorming van dergelijke fasen niet is bewezen (tantaal-koolstof).

De triviale termen "gasloze verbranding" en "vaste vlamverbranding" worden als synoniemen gebruikt.

Een voorbeeld van dergelijke processen is SHS (self-propagating high-temperature synthese) in anorganische en organische mengsels.

smeulend

Een type verbranding waarbij geen vlam wordt gevormd en de verbrandingszone zich langzaam door het materiaal verspreidt. Smeulen wordt vaak gezien in poreuze of vezelige materialen met een hoog luchtgehalte of geïmpregneerd met oxidatiemiddelen.

autogene verbranding

Zelfvoorzienende verbranding. De term wordt gebruikt in afvalverbrandingstechnologieën. De mogelijkheid van autogene (zelfvoorzienende) verbranding van afval wordt bepaald door het maximale gehalte aan ballastcomponenten: vocht en as. Op basis van jarenlang onderzoek stelde de Zweedse wetenschapper Tanner voor om een ​​driehoeksschema te gebruiken met grenswaarden: brandbaar meer dan 25%, vocht minder dan 50%, as minder dan 60%.

zie ook

Opmerkingen:

Links

Wikimedia Stichting. 2010 .

synoniemen:

Zie wat "Branden" is in andere woordenboeken:

Fysisch-chemisch proces waarbij de transformatie van een stof gepaard gaat met een intense afgifte van energie en warmte en massaoverdracht met omgeving. Verbranding kan spontaan ontstaan ​​als gevolg van zelfontbranding of worden geïnitieerd door ... ... Groot encyclopedisch woordenboek

BRANDEN, branden, pl. nee, vgl. (boek). Actie en status volgens Ch. brandwond. Brandend gas. Ziel branden. Woordenboek Oesjakov. DN Oesjakov. 1935 1940 ... Verklarend woordenboek van Ushakov

Glitter, spel, enthousiasme, uitstraling, spel, opstijgen, opgetogenheid, verheffing van de geest, schittering, schittering, obsessie, vuur, passie, vonk, inspiratie, glans, inspiratie, enthousiasme, levendigheid, passie, verbranding, opkomst Woordenschat ... . .. Synoniem woordenboek

Verbranding- VERBRANDING, chemische transformatie, die gepaard gaat met intense warmteafgifte en warmte- en massaoverdracht met de omgeving. Het kan spontaan ontstaan ​​(spontane verbranding) of als gevolg van ontsteking. karakteristieke eigenschap brandend vermogen… … Geïllustreerd encyclopedisch woordenboek

Complexe schei. een reactie die verloopt onder omstandigheden van progressieve zelfversnelling die gepaard gaat met de accumulatie van warmte of katalyserende reactieproducten in het systeem. Tijdens hydrothermische verwarming kunnen hoge (tot enkele duizenden K) temperaturen worden bereikt, en vaak is er ... ... Fysieke Encyclopedie

Een fysisch-chemisch proces waarbij de transformatie van een stof gepaard gaat met een intense afgifte van energie en warmte en massaoverdracht met de omgeving. kan spontaan beginnen als gevolg van zelfontbranding, of kan worden geïnitieerd door ... ... Noodgevallen Woordenboek

Verbranding- een complex fysisch en chemisch proces, dat gebaseerd is op chemische reacties van het redox-type, dat leidt tot de herverdeling van valentie-elektronen tussen de atomen van op elkaar inwerkende moleculen.

Voorbeelden van verbrandingsreacties

methaan: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O;

acetyleen: C 2 H 2 + 2.5O 2 \u003d 2CO 2 + H 2 O;

natrium: 2Na + Cl 2 \u003d 2NaCl;

waterstof: H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl, 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O;

TNT: C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 \u003d 2.5H 2 O + 3.5CO + 3.5C + 1.5N 2.

De essentie van oxidatie is de donatie van valentie-elektronen door de oxiderende stof aan de oxidator, die, door elektronen te accepteren, wordt verminderd, de essentie van reductie is de toevoeging van elektronen door de reducerende stof aan het reductiemiddel, dat, door elektronen te doneren , is geoxideerd. Als gevolg van de overdracht van elektronen verandert de structuur van het buitenste (valentie) elektronische niveau van het atoom. Elk atoom gaat dan over in de meest stabiele toestand onder de gegeven omstandigheden.

Bij chemische processen kunnen elektronen volledig overgaan van de elektronenschil van atomen van de ene stof (element) naar de schil van atomen van een andere.

Dus tijdens de verbranding van metallisch natrium in chloor, doneren natriumatomen elk één elektron aan chlooratomen. In dit geval verschijnen acht elektronen op het externe elektronische niveau van het natriumatoom (stabiele structuur), en het atoom, dat één elektron heeft verloren, verandert in een positief geladen ion. Bij het chlooratoom, dat één elektron heeft ontvangen, is het buitenste niveau gevuld met acht elektronen en verandert het atoom in een negatief geladen ion. Als gevolg van de werking van Coulomb-elektrostatische krachten naderen tegengesteld geladen ionen elkaar en wordt een natriumchloridemolecuul (ionische binding) gevormd:

2Mg + O 2 = 2Mg 2+ O 2–.

Zo gaat de verbranding van magnesium (oxidatie) gepaard met de overgang van zijn elektronen naar zuurstof. Bij andere processen gaan de elektronen van de buitenste schillen van twee verschillende atomen als het ware de normaal gebruik, waardoor de atomen van moleculen ( covalent of nucleair verbinding):

.

En tot slot kan één atoom zijn elektronenpaar afstaan ​​(moleculaire binding):

.

Conclusies uit de bepalingen van de moderne theorie van oxidatie-reductie:

1. De essentie van oxidatie is het verlies van elektronen door atomen of ionen van de oxiderende stof, en de essentie van reductie is de toevoeging van elektronen aan de atomen of ionen van de reducerende stof. Het proces waarbij een stof elektronen verliest, heet oxidatie, en de toevoeging van elektronen herstel.

2. De oxidatie van een stof kan niet plaatsvinden zonder de gelijktijdige reductie van een andere stof. Wanneer magnesium bijvoorbeeld wordt verbrand in zuurstof of lucht, wordt magnesium geoxideerd en tegelijkertijd zuurstof gereduceerd. Bij volledige verbranding ontstaan ​​producten die niet verder kunnen worden verbrand (CO 2, H 2 O, HCl, etc.), bij onvolledige verbranding zijn de resulterende producten wel in staat tot verdere verbranding (CO, H 2 S, HCN, NH 3 , aldehyden, enz. .d.). Schema: alcohol - aldehyde - zuur.

Gedurende chemische reacties van sommige stoffen worden andere verkregen (niet te verwarren met) kernreacties, in welke? chemish element verandert in een ander).

Elke chemische reactie wordt beschreven door een chemische vergelijking:

Reagentia → Reactieproducten

De pijl geeft de richting van de reactie aan.

Bijvoorbeeld:

Bij deze reactie reageert methaan (CH 4) met zuurstof (O 2), wat resulteert in de vorming van kooldioxide (CO 2) en water (H 2 O), of beter gezegd, waterdamp. Dit is precies de reactie die er in je keuken gebeurt als je een gasbrander aansteekt. De vergelijking moet als volgt worden gelezen: één molecuul methaangas reageert met twee moleculen zuurstofgas, wat resulteert in één molecuul koolstofdioxide en twee moleculen water (stoom).

De getallen voor de componenten van een chemische reactie heten reactiecoëfficiënten.

Chemische reacties zijn: endotherm(met energieabsorptie) en exotherm(met energieafgifte). De verbranding van methaan is een typisch voorbeeld van een exotherme reactie.

Er zijn verschillende soorten chemische reacties. De meest voorkomende:

• samengestelde reacties;
• ontledingsreacties;
• enkele substitutiereacties;
• dubbele substitutiereacties;
• oxidatiereacties;
• redoxreacties.

Verbindingsreacties

Bij een samengestelde reactie vormen ten minste twee elementen één product:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- de vorming van zout.

Er moet aandacht worden besteed aan een essentiële nuance van samengestelde reacties: afhankelijk van de omstandigheden van de reactie of de verhoudingen van de reactanten die bij de reactie betrokken zijn, kunnen verschillende producten het resultaat zijn. Onder normale omstandigheden van verbranding van steenkool wordt bijvoorbeeld koolstofdioxide verkregen:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Als er niet genoeg zuurstof is, wordt dodelijk koolmonoxide gevormd:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Ontledingsreacties

Deze reacties zijn als het ware tegengesteld aan de reacties van de verbinding. Als gevolg van de ontledingsreactie valt de stof uiteen in twee (3, 4...) eenvoudigere elementen (verbindingen):

• 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- waterontleding
• 2H 2 O 2 (g) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- ontleding van waterstofperoxide

Enkele substitutiereacties

Als gevolg van enkelvoudige substitutiereacties vervangt het actievere element het minder actieve element in de verbinding:

Zn (t) + CuSO 4 (oplossing) → ZnSO 4 (oplossing) + Cu (t)

Het zink in de kopersulfaatoplossing verdringt het minder actieve koper, wat resulteert in een zinksulfaatoplossing.

De mate van activiteit van metalen in oplopende volgorde van activiteit:

• De meest actieve zijn alkali- en aardalkalimetalen.

De ionische vergelijking voor de bovenstaande reactie zal zijn:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

De ionische binding CuSO 4, wanneer opgelost in water, ontleedt in een koperkation (lading 2+) en een anionsulfaat (lading 2-). Door de substitutiereactie wordt een zinkkation gevormd (dat dezelfde lading heeft als het koperkation: 2-). Merk op dat het sulfaatanion aan beide kanten van de vergelijking aanwezig is, d.w.z. volgens alle regels van de wiskunde kan het worden verminderd. Het resultaat is een ion-moleculaire vergelijking:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Dubbele substitutiereacties

Bij dubbele substitutiereacties zijn al twee elektronen vervangen. Dergelijke reacties worden ook wel reacties uitwisselen. Deze reacties vinden plaats in oplossing om te vormen:

• onoplosbare vaste stof (precipitatiereactie);
• water (neutralisatiereacties).

Neerslag reacties

Bij het mengen van een oplossing van zilvernitraat (zout) met een oplossing van natriumchloride, wordt zilverchloride gevormd:

Moleculaire vergelijking: KCl (oplossing) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Ionische vergelijking: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Moleculair-ionische vergelijking: Cl - + Ag + → AgCl (t)

Als de verbinding oplosbaar is, zal deze in ionische vorm in oplossing zijn. Als de verbinding onoplosbaar is, zal deze neerslaan en een vaste stof vormen.

Neutralisatie reacties

Dit zijn reacties tussen zuren en basen, waardoor watermoleculen worden gevormd.

Bijvoorbeeld de reactie van het mengen van een oplossing van zwavelzuur en een oplossing van natriumhydroxide (loog):

Moleculaire vergelijking: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Ionische vergelijking: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Moleculair-ionische vergelijking: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) of H + + OH - → H 2 O (g)

Oxidatie reacties

Dit zijn reacties van interactie van stoffen met gasvormige zuurstof in de lucht, waarbij in de regel een grote hoeveelheid energie vrijkomt in de vorm van warmte en licht. Een typische oxidatiereactie is verbranding. Helemaal aan het begin van deze pagina wordt de reactie van de interactie van methaan met zuurstof gegeven:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Methaan verwijst naar koolwaterstoffen (verbindingen van koolstof en waterstof). Wanneer een koolwaterstof reageert met zuurstof, komt er veel warmte-energie vrij.

Redoxreacties

Dit zijn reacties waarbij elektronen worden uitgewisseld tussen de atomen van de reactanten. De hierboven besproken reacties zijn ook redoxreacties:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - samengestelde reactie
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oxidatiereactie
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - enkele substitutiereactie

De meest gedetailleerde redoxreacties met een groot aantal voorbeelden van het oplossen van vergelijkingen met de elektronenbalansmethode en de halfreactiemethode worden beschreven in de sectie

I. Verbranding en langzame oxidatie

Verbranding is de eerste chemische reactie die de mens kent. Vuur... Is het mogelijk om ons bestaan ​​zonder vuur voor te stellen? Hij kwam ons leven binnen, werd er onafscheidelijk van. Zonder vuur kan een mens geen voedsel koken, staal; zonder vuur is transport onmogelijk. Vuur is onze vriend en bondgenoot geworden, een symbool van glorieuze daden, goede daden, een herinnering aan het verleden.

Memorial of Glory in Syktyvkar

Vlam, vuur, als een van de manifestaties van de verbrandingsreactie, heeft zijn eigen monumentale weerspiegeling. Een treffend voorbeeld is gedenkteken van glorie in Syktyvkar.

Eens in de vier jaar vindt er een evenement plaats in de wereld, vergezeld van de overdracht van "live" vuur. Als teken van respect voor de oprichters van de Olympiades wordt er vuur geleverd vanuit Griekenland. Traditiegetrouw levert een van de uitmuntende atleten deze fakkel af aan de hoofdarena van de Olympiade.

Er zijn sprookjes en legendes over vuur. Vroeger dachten mensen dat kleine hagedissen in vuur leefden - geesten van vuur. En er waren mensen die vuur als een godheid beschouwden en tempels ter ere van hem bouwden. Honderden jaren lang brandden de lampen gewijd aan de god van het vuur in deze tempels zonder te vervagen. De aanbidding van vuur was een gevolg van de onwetendheid van mensen over het verbrandingsproces.

olympisch vuur

M.V. Lomonosov zei: "De studie van de aard van vuur en zonder chemie is zeker niet onmogelijk."

Verbranding - een oxidatiereactie die met een voldoende hoge snelheid verloopt, vergezeld van het vrijkomen van warmte en licht.

Schematisch kan dit oxidatieproces als volgt worden uitgedrukt:

Reacties waarbij warmte vrijkomt heten exotherm(van het Griekse "exo" - uit).

Tijdens de verbranding vindt intensieve oxidatie plaats, tijdens de verbranding ontstaat er vuur, daarom verloopt een dergelijke oxidatie zeer snel. Als een Zal de reactiesnelheid snel genoeg zijn? Er kan een explosie optreden. Zo ontploffen mengsels van brandbare stoffen met lucht of zuurstof. Helaas zijn er gevallen van explosies van luchtmengsels met methaan, waterstof, benzinedampen, ether, meel en suikerstof, enz., die tot vernietiging en zelfs menselijke slachtoffers leiden.

Om verbranding te laten plaatsvinden, heb je nodig:

• brandbare stof
• oxidatiemiddel (zuurstof)
• de verwarming brandbare stof tot ontstekingstemperatuur

De ontstekingstemperatuur van elke stof is anders.

Hoewel ether kan worden ontstoken door een hete draad, moet je het tot enkele honderden graden opwarmen om brandhout in brand te steken. De ontstekingstemperatuur van stoffen is anders. Zwavel en hout ontbranden bij ongeveer 270°C, steenkool bij ongeveer 350°C en witte fosfor bij ongeveer 40°C.

Niet alle oxidatie hoeft echter noodzakelijkerwijs gepaard te gaan met het verschijnen van licht.

Er zijn een aanzienlijk aantal gevallen van oxidatie, die we geen verbrandingsprocessen kunnen noemen, omdat ze zo langzaam verlopen dat ze voor onze zintuigen niet waarneembaar blijven. Pas na een bepaalde, vaak zeer lange tijd, kunnen we de oxidatieproducten opvangen. Dus de situatie is bijvoorbeeld met een zeer langzame oxidatie (roest) van metalen

of tijdens vervalprocessen.

Bij langzame oxidatie komt natuurlijk warmte vrij, maar door de duur van het proces verloopt deze afgifte langzaam. Het maakt echter niet uit of een stuk hout snel brandt of gedurende vele jaren aan langzame oxidatie in de lucht ondergaat - in beide gevallen komt dezelfde hoeveelheid warmte vrij.

langzame oxidatie - Dit is een proces van langzame interactie van stoffen met zuurstof met een langzame afgifte van warmte (energie).

Voorbeelden van de interactie van stoffen met zuurstof zonder lichtemissie: bederf van mest, bladeren, ranzig worden van olie, oxidatie van metalen (ijzeren sproeiers worden dunner en kleiner bij langdurig gebruik), de ademhaling van aërobe wezens, d.w.z. zuurstof inademen, gaat gepaard met het vrijkomen van warmte, de vorming van kooldioxide en water.

Laten we kennis maken met de kenmerken van de verbrandings- en langzame oxidatieprocessen in de tabel.

Kenmerken van verbranding en langzame oxidatieprocessen

Tekenen van een reactie	Proces
	Verbranding	langzame oxidatie
Vorming van nieuwe stoffen	Ja (oxiden)	Ja (oxiden)
Hitte verwijdering	Ja	Ja
Warmteafgiftesnelheid:	Groot	klein (loopt langzaam)
De verschijning van licht	Ja	Niet

BIJ conclusie : verbranding en langzame oxidatiereacties zijn exotherme reacties die verschillen in de snelheid van deze processen.

II. Thermisch effect van een chemische reactie.

In elke stof zit een bepaalde hoeveelheid energie opgeslagen. We komen deze eigenschap van stoffen al tegen bij het ontbijt, de lunch of het avondeten, omdat voedselproducten ons lichaam in staat stellen om de energie van een grote verscheidenheid aan chemische bestanddelen in voedsel zit. In het lichaam wordt deze energie omgezet in beweging, werk en gebruikt om een ​​constante (en vrij hoge!) lichaamstemperatuur te behouden.

Elke chemische reactie gaat gepaard met het vrijkomen of absorberen van energie. Meestal wordt energie vrijgegeven of geabsorbeerd in de vorm van warmte (minder vaak in de vorm van licht of mechanische energie). Deze warmte kan worden gemeten. Het resultaat van de meting wordt uitgedrukt in kilojoules (kJ) voor één MOL van de reactant of (zelden) voor de mol van het reactieproduct. De hoeveelheid warmte die vrijkomt of wordt geabsorbeerd bij een chemische reactie wordt genoemd het thermische effect van de reactie (Q) . Het thermische effect van de verbrandingsreactie van waterstof in zuurstof kan bijvoorbeeld worden uitgedrukt door een van de twee vergelijkingen:

2 H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2 H 2 O (g) + 572 kJ

2 H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2 H 2 O (g) + Q

Deze reactievergelijking heetthermochemische vergelijking. Hier symbool "+ Q" betekent dat bij de verbranding van waterstof warmte vrijkomt. Deze warmte heet het thermische effect van de reactie. In thermochemische vergelijkingen worden vaak de geaggregeerde toestanden van stoffen aangegeven.

Reacties waarbij energie vrijkomt, worden EXOTHERMISCH genoemd.(van het Latijnse "exo" - naar buiten). Bijvoorbeeld verbranding van methaan:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q

Reacties die plaatsvinden met de absorptie van energie worden ENDOTHERMIE genoemd(van het Latijnse "endo" - binnen). Een voorbeeld is de vorming van koolmonoxide (II) CO en waterstof H 2 uit steenkool en water, die alleen optreedt bij verhitting.

C + H 2 O \u003d CO + H 2 - Q

Voor veel technische berekeningen zijn thermische effecten van chemische reacties nodig.

Voor veel technische berekeningen zijn thermische effecten van chemische reacties nodig. Stel jezelf eens voor als een ontwerper van een krachtige raket die kan lanceren ruimteschepen en andere ladingen (fig.).

Rijst. 'S Werelds krachtigste Russische Energia-raket voor lancering op de Baikonoer-kosmodrome. De motoren van een van zijn trappen draaien op vloeibaar gemaakte gassen - waterstof en zuurstof.

Stel dat je het werk (in kJ) kent dat nodig is om een ​​raket met een lading van het aardoppervlak naar een baan om de aarde te brengen, dan weet je ook het werk om luchtweerstand en andere energiekosten tijdens de vlucht te overwinnen. Hoe bereken je de benodigde toevoer van waterstof en zuurstof, die (in vloeibare toestand) in deze raket worden gebruikt als brandstof en oxidatiemiddel?

Zonder de hulp van het thermische effect van de reactie van de vorming van water uit waterstof en zuurstof, is dit moeilijk te doen. Het thermische effect is immers de energie die de raket in een baan om de aarde zou moeten brengen. In de verbrandingskamers van de raket wordt deze warmte omgezet in de kinetische energie van hete gasmoleculen (stoom), die uit de straalpijpen ontsnapt en straalstuwkracht veroorzaakt.

BIJ chemische industrie thermische effecten zijn nodig om de hoeveelheid warmte te berekenen om de reactoren te verwarmen waarin endotherme reacties plaatsvinden. In de energiesector wordt met behulp van de verbrandingswarmte van brandstof de opwekking van thermische energie berekend.

Voedingsdeskundigen gebruiken de thermische effecten van oxidatie etenswaren in het lichaam om de juiste voeding te maken, niet alleen voor patiënten, maar ook voor gezonde mensen - atleten, werknemers van verschillende beroepen. Traditioneel worden hier voor berekeningen geen joules gebruikt, maar andere energie-eenheden - calorieën (1 cal = 4.1868 J). De energie-inhoud van voedsel verwijst naar een bepaalde massa voedselproducten: tot 1 g, tot 100 g, of zelfs naar de standaardverpakking van het product. Op het etiket van een pot gecondenseerde melk kunt u bijvoorbeeld het volgende opschrift lezen: "calorie-inhoud 320 kcal / 100 g."

№2. Puzzel "Niet-herhalende letters".

Bekijk elke regel zorgvuldig om deze puzzel op te lossen. Kies uit hen nooit herhalende letters. Als je het goed doet, kun je met deze letters een spreekwoord maken over de regels voor het omgaan met vuur.

AANVULLEND:

Verbranding is een oxidatiereactie die plaatsvindt met hoge snelheid, wat gepaard gaat met het vrijkomen van warmte in grote hoeveelheden en, in de regel, een heldere gloed, die we een vlam noemen. Het verbrandingsproces wordt bestudeerd door middel van fysische chemie, waarbij het gebruikelijk is om alle exotherme processen die een zelfversnellende reactie hebben, naar verbranding te verwijzen. Een dergelijke zelfversnelling kan optreden als gevolg van een temperatuurstijging (dwz een thermisch mechanisme hebben) of accumulatie van actieve deeltjes (van een diffusie-karakter).

De verbrandingsreactie heeft visueel kenmerk- de aanwezigheid van een ruimtelijk begrensd hogetemperatuurgebied (vlam), waar het grootste deel van de omzetting van de oorspronkelijke stoffen (brandstof) in Dit proces vergezeld van het vrijkomen van een grote hoeveelheid Om de reactie te starten (verschijning van een vlam), is het nodig om een ​​bepaalde hoeveelheid energie te besteden aan ontsteking, dan het proces is aan de gang spontaan. De snelheid is afhankelijk van: chemische eigenschappen stoffen die deelnemen aan de reactie, evenals van gasdynamische processen tijdens verbranding. De verbrandingsreactie heeft bepaalde kenmerken, waarvan de belangrijkste zijn: calorische waarde mengsel en de temperatuur (adiabatisch genoemd), die theoretisch zou kunnen worden bereikt met volledige verbranding zonder rekening te houden met warmteverlies.

Homogene verbranding is het eenvoudigst, heeft een constante snelheid, afhankelijk van de samenstelling en moleculaire thermische geleidbaarheid van het mengsel, temperatuur en druk.

Heterogene verbranding komt het meest voor, zowel in de natuur als in kunstmatige omstandigheden. De snelheid hangt af van de specifieke omstandigheden van het verbrandingsproces en van de fysieke kenmerken van de ingrediënten. Voor vloeibare brandstoffen wordt de verbrandingssnelheid sterk beïnvloed door de verdampingssnelheid, voor vaste brandstoffen de vergassingssnelheid. Bij het verbranden van steenkool vormt het proces bijvoorbeeld twee fasen. Op de eerste (bij relatief langzame verhitting) komen de vluchtige componenten van de stof (kool) vrij, op de tweede brandt het cokesresidu op.

De verbranding van gassen (bijvoorbeeld de verbranding van ethaan) heeft zijn eigen kenmerken. In een gasvormige omgeving kan de vlam zich over een grote afstand verspreiden. Het kan met subsonische snelheid door het gas bewegen, en deze eigenschap is niet alleen inherent aan het gasvormige medium, maar ook in een fijn gedispergeerd mengsel van vloeibare en vaste brandbare deeltjes gemengd met een oxidatiemiddel. Om in dergelijke gevallen een stabiele verbranding te garanderen, is het vereist: speciaal ontwerp oven apparaten.

De gevolgen die een verbrandingsreactie in een gasvormig medium veroorzaakt, zijn van twee soorten. De eerste is de turbulentie van de gasstroom, waardoor de snelheid van het proces sterk toeneemt. Akoestische verstoringen van de stroming die in dit geval optreden, kunnen leiden tot de volgende fase - het genereren van een mengsel dat tot detonatie leidt. De overgang van de verbranding naar de detonatiefase hangt niet alleen af ​​van de intrinsieke eigenschappen van het gas, maar ook van de afmetingen van het systeem en de voortplantingsparameters.

Brandstofverbranding wordt gebruikt in de techniek en de industrie. De belangrijkste taak in dit geval is het bereiken van de maximale volledigheid van de verbranding (d.w.z. optimalisatie van de warmteafgifte) voor een bepaalde periode. Verbranding wordt bijvoorbeeld gebruikt in de mijnbouw - de methoden voor het ontwikkelen van verschillende mineralen zijn gebaseerd op het gebruik van een brandbaar proces. Maar onder bepaalde natuurlijke en geologische omstandigheden kan het fenomeen van verbranding een factor worden die een ernstig gevaar met zich meebrengt. Een reëel gevaar is bijvoorbeeld het proces van zelfontbranding van turf, wat leidt tot het ontstaan ​​van endogene branden.