Kas ir sadegšanas process?

Degviela

Degviela ir viela, kas deg degšanas procesā. Visas degvielas satur ķīmisko potenciālo enerģiju; tas ir enerģijas daudzums, kas tiks atbrīvots ķīmiskās reakcijas laikā. Cik daudz enerģijas viela izdala degot, sauc par degšanas siltumu. Katrai degvielai ir noteikts enerģijas blīvums vai tas, cik megadžoulu (MJ) enerģijas tiek saražots uz kilogramu (kg) vielas; piemēram, metāna enerģijas blīvums ir 55.5 MJ/kg, kas nozīmē, ka tas var piegādāt vairāk enerģijas nekā sērs ar 9.16 MJ/kg.

Kā degvielu var izmantot dažādas vielas, bet ogļūdeņraži ir daži no visizplatītākajiem. Tie ietver metānu, propānu, benzīnu un reaktīvo dzinēju degvielu, lai nosauktu tikai dažus; visi fosilie kurināmie, tostarp ogles un dabasgāze, ir ogļūdeņraži. Citas vielas, ko parasti izmanto kā degvielu, ir ūdeņradis, spirts un biodegviela, piemēram, koksne.

Degšanas laikā degviela tiek pārvērsta siltumā un izplūdē. Piemēram, degot benzīnam, rodas ūdens (tvaiks), oglekļa dioksīds, slāpeklis, oglekļa monoksīds un citi elementi. Dedzinot, var izdalīties arī daļiņas, kas ir sīkas daļiņas, kas peld gaisā; tie, kas izdalās no fosilā kurināmā un koksnes sadedzināšanas, bieži vien veicina gaisa piesārņojumu. Tomēr izplūdes gāzi var izmantot izdevīgiem mērķiem, piemēram, lai nodrošinātu vilces spēku, kas stumj raķeti gaisā. Lielākā daļa izplūdes gāzu ir gāzes veidā sadegšanas procesā radītā siltuma dēļ, taču tās var būt arī šķidrā vai cietā veidā.

Skābeklis

Lai degviela sadegtu degšanas procesā, tai jābūt arī skābeklim. Visizplatītākais avots ir gaiss, kas satur aptuveni 21% skābekļa. Citi avoti, ko bieži sauc par oksidētājiem vai oksidētājiem, ir ūdeņraža peroksīds, kālija nitrāts un daudzi citi. Kad degvielai tiek ievadīts oksidētājs, tas atbrīvo skābekli un var palielināt uguns degšanas ātrumu.

Tāpat kā degvielai, skābeklim nav jābūt gāzes formā, lai gan tas ir ļoti bieži. Piemēram, cietā raķetē cietais oksidētājs tiek sajaukts ar degvielu, lai izveidotu degvielu, kas aizdedzinot sadeg un virza raķeti uz priekšu. Kosmosa kuģis un citi kosmosa kuģi izmanto šķidro skābekli kā daļu no sadegšanas procesa.

Ja ugunī nav pietiekami daudz skābekļa, tas pilnībā neizdeg. Šī nepilnīgā sadegšana rada oglekļa monoksīdu, oglekli (kvēpi) un citas daļiņas, kas piesārņo gaisu. Nepilnīga sadegšana mājas kamīnā vai krāsnī var izdalīt toksiskas gāzes un būt ļoti bīstama.

Siltums

Siltums vai aizdegšanās ir tas, kas sāk degšanas procesu. Tā kā siltums rodas arī tad, kad kaut kas sadedzina, tad, kad process sākas, ne vienmēr ir nepieciešams papildu siltums, lai uzturētu ķīmisko ķēdes reakciju. Sākotnējo dzirksteli, kas izraisa ķīmisko procesu, var nodrošināt liesma, berze vai pat saules siltums.

Spontānas aizdegšanās gadījumā fermentācija vai oksidēšana var radīt pietiekami daudz siltuma, lai izceltos ugunsgrēks. Piemēram, komposta kaudzē baktērijas var sākt sadalīt organiskos savienojumus, radot pietiekami daudz siltuma un skābekļa, lai izraisītu degšanu. Daži materiāli, ko sauc par piroforām vielām, aizdegas, pakļaujoties gaisa vai ūdens iedarbībai; fosfors un plutonijs ir divi piemēri. Kad šie materiāli saskaras ar degvielas avotu, tie var izraisīt ugunsgrēku, kuru ir ļoti grūti nodzēst.

Degšanas procesa kontrole

Tā kā sadegšanai ir nepieciešamas visas trīs daļas, jebkuras no tām palielināšana vai samazināšana ietekmēs procesu. Palielinot ugunij pievienotā skābekļa daudzumu, piemēram, izmantojot oksidētāju, uguns degs ātrāk. Degvielas avota noņemšana vai samazināšana samazina tā sadedzināšanu vai izmirs.

Ir trīs galvenie veidi, kā apturēt degšanas procesu:

atņem degvielu,

noņemt skābekli,

un/vai atņem siltumu.

Degšanu var arī apturēt, apturot ķīmisko ķēdes reakciju, kas rada liesmas. Tas ir īpaši svarīgi, ja daži metāli, piemēram, magnijs, sadedzina, jo ūdens pievienošana ugunij tikai padarīs to stiprāku. Šādos gadījumos reakcijas apturēšanai izmanto sausās ķīmiskās vielas vai halometānus.

Kurš no šiem veidiem ir labākais ugunsgrēka apturēšanas veids, ir atkarīgs no ugunsgrēka veida un lieluma. Piemēram, mājas ugunsgrēkā ugunsdzēsēji izmanto ūdeni vai putas, lai novērstu skābekļa nokļūšanu degvielā un samazinātu temperatūru. Lai gan ūdeni var izmantot meža vai savvaļas ugunsgrēka gadījumā, bieži vien svarīga uguns apturēšanas sastāvdaļa ir jaunas degvielas noņemšana, attīrot no apgabala krūmājus un mirušo veģetāciju.