燃烧

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焚烧的木头

燃烧是物体快速氧化,产生的过程。 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]

燃烧需要三种要素并存才能发生,分别是可燃物如燃料、助燃物如氧气、以及温度要达到燃点。燃烧三要素并称为火三角。助燃物是燃烧反应中的氧化剂,氧气是燃烧反应中最常见的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如镁带可以在二氧化碳中燃烧,此时二氧化碳即为助燃物。

在一个完整的燃烧反应中,一物质和氧化剂(如氧气、氟气)反应,其生成物为燃料的各元素氧化反应后的产物。例如:

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

然而在真实情况下不可能达到完整的燃烧反应。当燃烧反应达到化学平衡时,会产生多种主要和次要产物;例如燃烧时会产生一氧化碳和煤烟。此外,在大气中发生燃烧反应时,因为大气中含有78%的氮气的缘故,会产生各式各样的氮氧化物氮化物

种类[编辑]

完全燃烧和不完全燃烧[编辑]

完全燃烧[编辑]

甲烷的燃烧

完全燃烧是指燃料和充量的助燃物完全进行燃烧反应。当碳氢化合物在氧气中燃烧时,一般会产生二氧化碳。化学元素在燃烧时多半会生成氧化物﹐例如碳会变成二氧化碳﹐硫会变成二氧化硫﹐铁会变成氧化铁。若助燃物是氧气时,氮一般是视为不会燃烧,但若助燃物是空气时,会形成少量的氮氧化物NOx)。

燃烧后的产物不一定是氧化数最高的氧化数,而且形成的氧化数和温度有关。例如将硫在空气中燃烧,不容易形成三氧化硫。在温度超过2,800 °F(1,540 °C)时,会开始产生NOx,更高温时的NOx更多。NOx的量也会随氧过量的比例而变[2]

常见的完全燃烧不完全燃烧被应用在内燃机(引擎)上面,由于太完美的完全燃烧会产生大量氮氧化物[来源请求],所以许多引擎会设计改变燃烧效率,降低燃烧效率,虽然排气会有较多的碳(黑)产生,但能大大降低有害物质氮氧化物NOx)产生。 以较新型的车辆来说;汽油车的应用多为由电脑控制喷油时间破坏燃烧,柴油则多半使用EGR(废气再回燃)系统,将废气由导管在送回进气岐管破坏燃烧。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。

参见[编辑]

相关概念
机器及设备

参考[编辑]

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