Tuli on kuum, kuna soojusenergia (soojus) vabaneb keemiliste sidemete purunemisel ja moodustumisel a põletamine reaktsioon. Põlemisel muutub kütus ja hapnik süsinikdioksiidiks ja veeks. Energia on Reaktsiooni alustamiseks vajalik, lõhustades sidemeid kütuses ja hapnikuaatomite vahel, kuid seda palju rohkem energiat vabaneb kui aatomid seostuvad süsinikdioksiidiks ja veeks.
Kütus + hapnik + energia → süsinikdioksiid + vesi + rohkem energiat
Nii kerge kui ka kuumus vabanevad energiana. Leegid on selle energia nähtav tõend. Leegid koosnevad enamasti kuumadest gaasidest. Kiud hõõguvad, kuna aine on piisavalt kuum, et kiirgada hõõguvat valgust (palju nagu ahjuküttel), leegid aga kiirgavad ioniseeritud gaase (näiteks luminofoorlamp). Tulekahju tuli on põlemisreaktsiooni nähtav märk, kuid ka soojusenergia (soojus) võib olla nähtamatu.
Miks tuli on kuum
Lühidalt: tuli on kuum, kuna kütuses salvestatud energia vabaneb äkki. Keemilise reaktsiooni käivitamiseks kulub palju vähem energiat kui vabanenud.
Peamised võtmed: miks on tuli kuum?
- Tuli on alati kuum, olenemata kasutatud kütusest.
- Ehkki põlemine nõuab aktiveerimisenergiat (süüde), ületab eralduv netosoojus vajaminevat energiat.
- Hapniku molekulide vahelise keemilise sideme purunemine neelab energiat, kuid toodete keemiliste sidemete (süsinikdioksiid ja vesi) moodustamine vabastab palju rohkem energiat.
Kui kuum on tuli?
Tulekahju temperatuur ei ole ühtne, kuna eralduva soojusenergia kogus sõltub mitmest tegurid, sealhulgas kütuse keemiline koostis, hapniku kättesaadavus ja leegi osa mõõdetud. Puupõleng võib ületada 1100 ° C (2012 ° Fahrenheiti järgi), kuid eri tüüpi puit põleb temperatuuril erinevad temperatuurid. Näiteks mänd toodab rohkem kui kaks korda rohkem soojust kui kuusk või paju ja kuiv puit põleb kuumemalt kui roheline puit. Õhus sisalduv propaan põleb võrreldavatel temperatuuridel (1980 ° C), hapnikus aga palju kuumem (2820 ° C). Muud kütused, näiteks atsetüleen hapnikus (3100 ° C), põlevad kuumamalt kui ükski puit.
Tulekahju värv on umbkaudne, kui kuum see on. Sügavpunane tuli on umbes 600–800 ° C (1112–1800 ° Fahrenheiti järgi), oranžikaskollane on umbes 1100 ° C. (2012 ° Fahrenheit) ja valge leek on endiselt kuumem, vahemikus 1300-1500 Celsiust (2400-2700 ° Fahrenheit). Sinine leek on kõigist kuumim, vahemikus 1400-1650 ° C (2600-3000 ° Fahrenheiti). Bunseni põleti sinine gaasi leek on palju kuumem kui vahaküünla kollane leek!
Leegi kuumim osa
Leegi kuumim osa on maksimaalse põlemise koht, mis on leegi sinine osa (kui leek põleb seda kuuma). Enamikul teaduskatseid tegevatel tudengitel öeldakse, et nad peavad kasutama leegi ülaosa. Miks? Kuna kuumus tõuseb, on leegi koonuse ülaosa hea energiakogumispunkt. Samuti on leegi koonusel üsna ühtlane temperatuur. Teine viis, kuidas mõõta kõige suurema kuumuse piirkonda, on otsida leegi kõige heledamat osa.
Lõbus fakt: kuumimad ja lahedamad leegid
Kuumim leeg, mis eales toodetud, oli temperatuuril 4990 ° C. Selle tulekahju tekkimisel kasutati kütusena ditsüanoatsetüleeni ja oksüdeerijana osooni. Võib teha ka jahedat tuld. Näiteks võib reguleeritud õhu-kütuse segu abil tekitada leeki umbes 120 ° C. Kuna jahe leek on vaevalt üle vee keemistemperatuuri, on seda tüüpi tulekahju keeruline hooldada ja see kustub kergesti.
Lõbusad tuletõrjeprojektid
Lisateave tule ja leekide kohta, tehes huvitavaid teadusprojekte. Näiteks õppige, kuidas metallisoolad mõjutavad leegi värvi rohelise tule tegemine. Kasutage keemiat tulekahju alustage tikke kasutamata. Kas olete tõeliselt põnev projekt? Andke tulekahju hingamine proovida.
Allikas
- Schmidt-Rohr, K (2015). "Miks põlemised on alati eksotermilised, saades umbes 418 kJ ühe mooli O kohta2". J. Chem. Haridus. 92 (12): 2094–99. doi:10.1021 / acs.jchemed.5b00333