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燃烧

燃燒(Combustion)是一個快速放熱過程,是可燃物氧化劑相互做氧化还原化學反應時,化學能快速釋放熱能辐射能的過程。由於化學能位能,而熱能辐射能動能,宏觀而言燃燒是位能轉換為動能的過程。

燃燒的木頭

傳熱的速度會造成燃燒定義的灰色地帶——鐵因為有氧化作用可視作氧化不可視為燃燒;而僅傳熱而完全不氧化的電燈泡(電燈泡內無氧)則不是燃燒。[1]

发光发热的氧化还原反应都可以属于广义上的燃烧。

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:

能量
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

分類——按能量傳遞方式 编辑

燃燒過程所轉化的能量有兩大傳遞方式:

緩燃 编辑

緩燃(Deflagration)以傳熱方式、低於音速地燃燒,日常絕大部份火災皆屬緩燃,可以有但不必全有光(即火焰)、熱、煙。低於音速的爆炸亦屬緩燃。與另一大能量傳遞方式都有俗稱爆燃而彼此混淆。而悶燒(Smouldering)特指冒但沒光(即沒火焰)的火。

爆轟 编辑

爆轟(Detonation)以衝擊波方式、超音速燃燒。超音速的爆炸亦屬爆轟。與另一大能量傳遞方式都有俗稱爆燃而彼此混淆。

緩燃向爆轟轉捩 编辑

緩燃向爆轟轉捩英语deflagration to detonation transition(DDT,Deflagration to detonation transition)

分類——按化學反應是否完整 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NO
x
)。

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NO
x
,更高溫時的NO
x
更多。NO
x
的量也會隨氧过量的比例而變[2]

不完全燃燒 编辑

如氧氣不足(即不完全燃燒),則產生一氧化碳,足以在一到兩個小時內在一般住宅空間導致昏迷[3]

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

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 [2014-03-27]. ISBN 978-957-11-3936-4. (原始内容于2014-09-25). 
  2. ^ The formation of NOx (页面存档备份,存于互联网档案馆). Alentecinc.com. Retrieved on 2010-09-28.
  3. ^ 103年警察特考三等消防警察. 104年一般警察四等行政警察人員歷年試題合輯. 千華數位文化. 2015: 191. 

燃烧, 此條目需要补充更多来源, 2014年7月31日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书籍, 学术, 图像, 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源, 判定指引, 此條目介紹的是化学反应, 关于相關術語, 请见, 火災術語歧義一覽, 此條目介紹的是化学反应, 关于同名韩国电影, 请见, 燃燒烈愛, 燃燒, combustion, 是一個快速放熱過程, 是可燃物與氧化劑相互做氧化还原的化學反應時. 此條目需要补充更多来源 2014年7月31日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 燃烧 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 此條目介紹的是化学反应 关于相關術語 请见 火災術語歧義一覽 此條目介紹的是化学反应 关于同名韩国电影 请见 燃燒烈愛 燃燒 Combustion 是一個快速放熱過程 是可燃物與氧化劑相互做氧化还原的化學反應時 化學能快速釋放為熱能和辐射能的過程 由於化學能屬位能 而熱能和辐射能屬動能 宏觀而言燃燒是位能轉換為動能的過程 燃燒的木頭傳熱的速度會造成燃燒定義的灰色地帶 鐵鏽因為有氧化作用可視作氧化不可視為燃燒 而僅傳熱而完全不氧化的電燈泡 電燈泡內無氧 則不是燃燒 1 发光发热的氧化还原反应都可以属于广义上的燃烧 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 CH 4 2 O 2 CO 2 2 H 2 O displaystyle ce CH4 2O2 gt CO2 2H2O 能量 CH 2 S 6 F 2 CF 4 2 HF SF 6 displaystyle ce CH2S 6F2 gt CF4 2HF SF6 2 H 2 O 2 2 H 2 O displaystyle ce 2H2 O2 gt 2H2O 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 例如燃燒碳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和氮化物 目录 1 分類 按能量傳遞方式 1 1 緩燃 1 2 爆轟 1 3 緩燃向爆轟轉捩 2 分類 按化學反應是否完整 2 1 完全燃燒 2 2 不完全燃燒 3 本质 3 1 连锁反应理论 4 參見 5 参考分類 按能量傳遞方式 编辑燃燒過程所轉化的能量有兩大傳遞方式 緩燃 编辑 緩燃 Deflagration 以傳熱方式 低於音速地燃燒 日常絕大部份火災皆屬緩燃 可以有但不必全有光 即火焰 熱 煙 低於音速的爆炸亦屬緩燃 與另一大能量傳遞方式都有俗稱爆燃而彼此混淆 而悶燒 Smouldering 特指冒煙但沒光 即沒火焰 的火 爆轟 编辑 爆轟 Detonation 以衝擊波方式 超音速燃燒 超音速的爆炸亦屬爆轟 與另一大能量傳遞方式都有俗稱爆燃而彼此混淆 緩燃向爆轟轉捩 编辑 緩燃向爆轟轉捩 英语 deflagration to detonation transition DDT Deflagration to detonation transition 分類 按化學反應是否完整 编辑完全燃燒 编辑 nbsp 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和水 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 不完全燃燒 编辑 如氧氣不足 即不完全燃燒 則產生一氧化碳 足以在一到兩個小時內在一般住宅空間導致昏迷 3 本质 编辑连锁反应理论 编辑 主条目 鏈反應 近代的连锁反应理论将燃烧解释为游离基的链式反应 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 如氟气和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 编辑相關概念火的術語歧義一覽 火三角 燃燒熱 空燃比 爆炸 焰 燃素說 自燃 機器及設備鍋爐 本生燈 外燃機 爐 燃氣渦輪發動機 內燃機 火箭發動機参考 编辑 吳玉祥 消防工程 五南圖書出版股份有限公司 2005 17 2014 03 27 ISBN 978 957 11 3936 4 原始内容存档于2014 09 25 The formation of NOx 页面存档备份 存于互联网档案馆 Alentecinc com Retrieved on 2010 09 28 103年警察特考三等消防警察 104年一般警察四等行政警察人員歷年試題合輯 千華數位文化 2015 191 取自 https zh wikipedia org w index php title 燃烧 amp oldid 73877766, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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