Горение. Общее представление о физической картине процесса (стационарное и нестационарное горение, гомогенное и гетерогенное горение.

Горение - экзотермическая реакция окисления веществ, которая сопровождается выделением дыма и (или) возникновением пламя и (или) свечением.

Горение по современным представлениям - сложный физико-химический процесс на основе экзотермических реакций окисления-восстановления, который характеризуется значительной скоростью течения, выделением большого количества тепла и света, массообменом с окружающей средой. При горении, как правило, образуется пламя. Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием. Горение возникает когда есть горючее вещество, окислитель и источник зажигания. Окислителями могут быть кислород, воздуха, бертолетова соль, пероксид натрия, азотная кислота, хлор, флуор, бром, оксиды азота и др.. По динамике фронта пламениразличают стационарное или нормальное горение (постоянная скорость распространения от долей см / с до сотен см / с) и нестационарное или взрывной (нестабильная скорость до сотен м / с).

Виды горения : Горение может быть полным и неполным.

Полное - при достаточной или избыточной количества окислителя и при таком горении выделяются нетоксичные вещества. Неполное - происходит при недостаточном количестве окислителя. При неполном горении образуются продукты неполного сгорания, среди которых токсические вещества ( угарный газ, водород)

Горениепредставляет собой быстро протекающую химическую реакцию окисления, т.е. химическую реакцию взаимодействия сгораемого вещества с кислородом, сопровождающуюся выделением тепла и света.

Пожар –это неуправляемое горение, наносящее материальный ущерб обществу.

Для возникновения горения необходимо определенное количество сгораемого вещества, кислорода воздуха и источник тепла или пламени.

Горение может быть кратковременным и стойким. Кратковременное горение или вспышка, как правило, не обходится при соприкосновении смеси горючих паров или газов и воздуха с пламенем или нагретым предметом. Образовавшаяся смесь быстро сгорает, и горение прекращается. Стойкое горение называется воспламенением. Воспламенение возникает от нагревания или поднесения открытого пламени к сгораемому веществу, которое воспламенившись продолжает гореть самостоятельно. Если возгорание происходит только от нагрева внешним источником тепла, без присутствия открытого пламени, то этот процесс называется самовоспламенением. Минимальная температура, при которой происходит возгорание, называется температурой самовоспламенения.

Представление о механизме горения основывается на тепловой теории самовоспламенения и цепной теории окисления, разработанных советскими учеными Н. Н. Семеновым, Я. Б. Зельдовичем и др. Тепловая теория горения определяет условие возникновения процесса горения. Таким условием является превышение скорости выделения теплоты химической реакцией горения над скоростью отвода теплоты в окружающую среду. Если это условие обеспечивается, то происходит саморазогрев горючей смеси и скорость реакции увеличивается. И наоборот, превышение скорости отвода теплоты над скоростью ее выделения приводит к затуханию процесса горения.

Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника зажигания (импульса). Окислителем может быть не только кислород, но хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т.п.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов.

Вспышка -быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов.

Возгорание-возникновения горения от источника зажигания.

Воспламенение-возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание - горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания.

Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв - чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.

В зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (горение газов). Горение твердых и жидких веществ является гетерогенным. Как правило, оно сопровождается плавлением, разложением и испарением с выделением газо- и парообразных продуктов, которые образуют с воздухом горючую смесь.

Гетерогенными процессами, в противоположность гомогенным, в химии и физике называют процессы, происходящие в гетерогенных системах, то есть системах, содержащих более одной фазы (например, газ и жидкость), а также процессы, происходящие на границе раздела фаз. В исследованиях по горению термин гетерогенное горение используется для систем, в которых топливо и окислитель исходно находятся в разных фазах, даже если в процессе топливо испаряется, и сами химические реакции происходят в газовой фазе. Типичным примером является горение угля в воздухе, в котором углерод может реагировать с кислородом на поверхности частиц угля с образованием угарного газа. В дальнейшем угарный газ может догорать в газовой фазе и образовывать углекислый газ, а в некоторых режимах топливо может испаряться с поверхности частиц и окисляться как газообразный углерод в газовой фазе. Несмотря на различие механизмов, все эти режимы формально относятся к гетерогенному горению.

Практически все пожары — это также гетерогенное горение, однако взрывы бытового газа относятся к гомогенному горению, так как исходно и горючее, и окислитель — это газы. Для повышения энергетических характеристик твёрдых топлив в них могут добавляться металлы. Такие топлива могут использоваться, например, для скоростных подводных торпед, так как чистый алюминий хорошо горит в воде. Горение алюминия и других металлов происходит по гетерогенному механизму

Гомоге́нная систе́ма — однородная система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем. В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твердых веществ, например сплавы. Примеры:

• жидкие или твердые растворы (растворы — гомогенные (однородные) системы, т.е. каждый из компонентов распределен в массе другого в виде молекул, атомов или ионов)^[1].
• лед
• смесь газов

Поиск по сайту: