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    燃燒科學中的“火三角”和“火四面體”
    瀏覽: 發布日期:2011-06-18

    什么是燃燒?

    燃燒是物體快速氧化,產生光和熱的過程。而燃燒的一個劇烈形式之一“爆炸”,則是在一個有限的空間迅速燃燒的過程。

     

    燃燒的三要素是什么?

    很早以前,人們就知道燃燒需要三種要素并存才能發生,分別是可燃物如燃料、助燃物如氧氣、以及溫度要達到燃點。

     

    什么是“火三角”模型?

    人們將上述三要素整理成一個“火三角”模型。“火三角”闡明了一場火的燃燒之規律,只要齊備以下三種元素:熱量、燃料及氧氣,一場火方能成功燃燒,缺一不可。

     

     

    因此,我們可以根據這個模型,調整、撲滅、引發燃燒。通過控制氧氣含量或者調整氧氣與燃料的配比,能夠得到完全燃燒、非完全燃燒。完全燃燒一般被認為是合理的,如果沒有特殊的工藝要求,我們應將燃燒控制在盡可能完全的程度。有時,為了得到還原性的煙氣,我們需要將燃燒控制到非完全燃燒狀態,這種燃燒往往被稱為“還原焰”。在一些情況下,我們需要得到氧化氣氛,會控制到煙氣中含有較多過量的氧。

    理解火三角對于消防也很重要,我們可以通過降溫、移除可燃物、阻斷空氣等方式滅火。

     

     

     

    什么是“火四面體”?

    隨著技術的發展,人們認識到火三角在一些情況下并不完全準確,火三角沒有考慮到燃燒時的“鏈式反應”。

    可燃物在燃燒前會裂解為簡單的分子,分子中的共價鍵在外界因素(如光、熱)的影響下,裂解而成化學活性非常強的原子或原子團──稱為游離基。有氫原子、氧原子及羥基等。

    大多數的有火焰燃燒都存在著鏈式反應。當某種可燃物受熱時,它不僅會氣化,而且該可燃物的分子還會發生熱裂解作用,即它們在燃燒前會裂解為簡單分子,活性很強的游離基。由于游離基是一種高度活潑的化學形態,能與其他的游離基及分子產生反應,而使燃燒持續下去,這就產生了燃燒的鏈式反應。

     

     


    火四面體模型圖
     
    有時,不考慮鏈式反應去處理一聲火災,可能會帶來巨大的危險。比如金屬鎂的燃燒,按常規噴水的話,將助推鎂的劇烈鏈式反應,導致越燒越旺。
    而對于反應釜、冶煉爐等特殊工業窯爐而言,理解火四面體模型,則顯得尤為重要。
     
    總之,燃燒是一個快速發展的科學技術,未來的深化研究也會繼續下去。
     
     

     

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