燃烧

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焚燒的木柴

燃燒是物體快速氧化,產生的過程。 燃烧的本质是氧化还原反应。广义燃烧不一定要有氧气参加,任何发光、发热、剧烈的氧化还原反应,都可以叫燃烧。[1]

燃燒需要三種要素並存才能發生,分別是可燃物如燃料、助燃物如氧氣、以及溫度要達到燃点。燃燒三要素並稱為火三角。助燃物是燃燒反應中的氧化劑,氧氣是燃燒反應中最常見的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如鎂帶可以在二氧化碳中燃燒,此時二氧化碳即為助燃物。

在一個完整的燃燒反應中,一物質和氧化劑(如氧氣、氟氣)反應,其生成物為燃料的各元素氧化反應後的產物。例如:

CH4 + 2 O2CO2 + 2 H2O + 能量
CH2S + 6 F2CF4 + 2 HF + SF6
2 H2 + O2 → 2 H2O(g) + 能量

然而在真實情況下不可能達到完整的燃燒反應。當燃燒反應達到化學平衡時,會產生多種主要和次要產物;例如燃燒時會產生一氧化碳和煤煙。此外,在大氣中發生燃燒反應時,因為大氣中含有78%的氮氣的緣故,會產生各式各樣的氮氧化物氮化物

種類[编辑]

完全燃燒和不完全燃燒[编辑]

完全燃燒[编辑]

甲烷的燃燒

完全燃燒是指燃料和充量的助燃物完全進行燃燒反應。當碳氫化合物在氧氣中燃燒時,一般會產生二氧化碳。化學元素在燃燒時多半會生成氧化物﹐例如碳會變成二氧化碳﹐硫會變成二氧化硫﹐鐵會變成氧化鐵。若助燃物是氧氣時,氮一般是視為不會燃燒,但若助燃物是空氣時,會形成少量的氮氧化物NOx)。

燃燒後的產物不一定是氧化數最高的氧化數,而且形成的氧化數和溫度有關。例如將硫在空氣中燃燒,不容易形成三氧化硫。在溫度超過2,800 °F(1,540 °C)時,會開始產生NOx,更高溫時的NOx更多。NOx的量也會隨氧过量的比例而變[2]

常見的完全燃燒不完全燃燒被應用在內燃機(引擎)上面,由於太完美的完全燃燒會產生大量氮氧化物[來源請求],所以許多引擎會設計改變燃燒效率,降低燃燒效率,雖然排氣會有較多的碳(黑)產生,但能大大降低有害物質氮氧化物NOx)產生。 以較新型的車輛來說;汽油車的應用多為由電腦控制噴油時間破壞燃燒,柴油則多半使用EGR(廢氣再回燃)系統,將廢棄由導管在送回進氣岐管破壞燃燒。以降低氮氧化物NOx)排放。

本质[编辑]

连锁反应理论[编辑]

近代的连锁反应理论将燃烧解释为游离基链式反应,在反应过程中发光、放热。这个理论将燃烧的链式反应分为三个阶段:“链引发”、“链传递”、“链终止”。

链引发阶段即产生游离基并形成反应链的阶段。产生游离基的方法有很多,包括但不限于点燃光照辐射催化加热。少数物质间会自发化合引发燃烧,如氟气氢气在冷暗处就能剧烈燃烧引发爆炸。

链传递阶段,游离基反应的同时又产生更多的游离基,使燃烧持续甚至扩大。

链终止阶段,游离基失去能量或者所有物质反应尽,没有新游离基产生而使反应链断裂,反应结束。

參見[编辑]

相關概念
機器及設備

参考[编辑]

  1. ^ 吳玉祥. 消防工程. 五南圖書出版股份有限公司. 2005: 17–. ISBN 978-957-11-3936-4. 
  2. ^ The formation of NOx. Alentecinc.com. Retrieved on 2010-09-28.