Огонь — одно из самых загадочных и могущественных явлений природы. Он играет важную роль в жизни человека, начиная с древних времён и до наших дней. Огонь служит источником тепла, света, помогает готовить пищу и защищает от диких животных. Однако огонь также может быть опасным, если не соблюдать правила обращения с ним. Но что такое огонь со стороны физики? И почему же происходит процесс горения? Какие факторы для этого нужны? Давайте разбираться!
Основные составляющие процесса горения:
- Горючее вещество — вещество, способное к горению.
- Окислитель — вещество, которое обеспечивает реакцию окисления с горючим веществом.
- Источник зажигания — фактор, который вызывает начало реакции горения.
- Зона реакции — область, где происходит химическая реакция между горючим веществом и окислителем.
- Продукты горения — вещества, образующиеся в результате реакции горения.
Чтобы остановить огонь, можно удалить горючее (отключить горелку на плите), окислитель (накрыть огонь специальным материалом), тепло (сбрызнуть огонь водой) или саму реакцию.
Физика и химия процесса
Горение с точки зрения химии — это процесс окисления, а с точки зрения физики — это устойчивая цепная реакция: окислитель, обычно кислород, окисляет горючее, обычно углерод. В результате возникают продукты сгорания, такие как диоксид углерода, вода, тепло и свет. Основным горючим элементом органических топлив, таких как нефть и нефтепродукты, уголь, дерево и торф, является углерод.
При горении топлива молекулы топлива соединяются с молекулами кислорода, в результате чего образуются новые вещества и выделяется теплота (энергия). Например, при горении метана (CH4) образуются углекислый газ (CO2) и вода (H2O):
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Здесь Q обозначает теплоту, выделяющуюся при горении.
Тепло, возникающее при горении, может использоваться для питания самого горения. Если этого достаточно и дополнительной энергии для поддержания горения не требуется, возникает огонь.
Приведу примеры:
Начнём с банального дерева.
Для начала процесса горения необходимо нагреть древесину до определённой температуры, обычно около 400 °C. При этой температуре начинается разрушение химических связей в целлюлозе, так называемый пиролиз, и атомы углерода и водорода начинают активно взаимодействовать с кислородом. Эти газы также участвуют в процессе горения, обеспечивая пламя необходимым топливом.
Но дерево – это очень банально. Предлагаю поджечь железо. Но только не обычный железный лист, а, скажем, железную вату.
Железная вата — это пучок беспорядочно уложенных стальных проволок очень малого сечения. Она используется в качестве абразива для полировки деревянных или металлических предметов, очистки посуды и шлифовки поверхностей.
Она горит из-за большой площади взаимодействия с кислородом. Чем лучше распушить, тем лучше пойдет процесс окисления. Но аналогичный кусок плотного металла с такой же площадью уже не будет гореть из-за хорошего теплоотвода, там уже и масса будет в разы больше.
Железная вата становится тяжелее после возгорания?!
Да-да, именно так, вы не ослышались. Многих это сильно удивляет, но со стороны химии тут очень простой ответ. Вы же помните, что при горении молекулы топлива соединяются с кислородом? Так вот, этот самый кислород, участвующий в горении, соединяется с молекулами железа, тем самым увеличивая его массу.
Перейдем к свечам – что там горит и почему?
Когда вы зажигаете свечу, тепло от пламени расплавляет воск или парафин, и он начинает испаряться. Эти пары затем смешиваются с кислородом и сгорают, образуя светящиеся частицы, называемые пламенем.
Пламя свечи состоит из трёх основных частей: ядра, зоны восстановления и зоны излучения.
- Ядро — самая горячая часть пламени, где происходят основные химические реакции.
- Зона восстановления находится рядом с ядром и содержит атомы водорода и кислорода, которые соединяются, образуя воду.
- Зона излучения расположена дальше от ядра и излучает свет и тепло.
Пламя свечи выполняет две важные функции: оно обеспечивает достаточное количество тепла для расплавления воска или парафина и создаёт достаточное количество света для комфортного чтения или освещения комнаты.
А посмотреть, как можно сделать такие же красивые и разнообразные свечи у себя дома можно вот на этом канале.
https://dzen.ru/expressing_myself
Автор рассказывает и показывает много интересного про изготовление свечей ручной работы. Советую к подписке!
В заключение…
Горение — это сложный физико-химический процесс, который происходит при соединении горючего вещества с окислителем.
Горение сопровождается интенсивным выделением теплоты и излучением света.
Для поддержания горения необходимы три элемента: горючее вещество, тепло и окислитель.
Прекратить горение можно, устранив один из этих элементов.
Читайте и смотрите больше про физику:
https://dzen.ru/suite/73415265-d5da-4d62-a7da-c6fe16ed81fc
Самый лучший способ поддержать канал и автора, это поставить лайк под этой статьёй и подписаться. Делитесь этой записью с друзьями и возвращайтесь снова. Заранее спасибо!