Kāpēc uguns ir karsta? Cik karsts ir?
Izpratne par liesmas temperatūru
ThoughtCo / J.R. Bee
Uguns ir karsta, jo, pārtraucot ķīmiskās saites un veidojoties a laikā, izdalās siltumenerģija (siltums). degšana reakcija. Degšana pārvērš degvielu un skābekli oglekļa dioksīdā un ūdenī. Enerģija ir nepieciešams, lai sāktu reakciju, saraujot saites degvielā un starp skābekļa atomiem, bet daudz tiek atbrīvots vairāk enerģijas Kad atomi savienojas kopā, veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni.
Degviela + skābeklis + enerģija → Oglekļa dioksīds + ūdens + vairāk enerģijas
Gan viegls, gan karstums tiek atbrīvoti kā enerģija. Liesmas ir redzams pierādījums šai enerģijai. Liesmas sastāv galvenokārt no karstām gāzēm. Dumbras spīd, jo viela ir pietiekami karsta, lai izstarotu kvēlspuldzi (līdzīgi kā plīts deglis), savukārt liesmas izstaro gaismu no jonizētām gāzēm (piemēram, dienasgaismas spuldze). Uguns gaisma ir redzama degšanas reakcijas pazīme, bet siltumenerģija (siltums) var būt arī neredzama.
Kāpēc uguns ir karsta
Īsumā: uguns ir karsta, jo degvielā uzkrātā enerģija tiek pēkšņi atbrīvota. Enerģija, kas nepieciešama ķīmiskās reakcijas sākšanai, ir daudz mazāka nekā atbrīvotā enerģija.
Galvenās atziņas: kāpēc uguns ir karsta?
- Uguns vienmēr ir karsta, neatkarīgi no izmantotās degvielas.
- Lai gan sadegšanai nepieciešama aktivizācijas enerģija (aizdedze), izdalītais tīrais siltums pārsniedz nepieciešamo enerģiju.
- Pārraujot ķīmisko saiti starp skābekļa molekulām, tiek absorbēta enerģija, bet, veidojot ķīmiskās saites produktiem (oglekļa dioksīdam un ūdenim), tiek atbrīvots daudz vairāk enerģijas.
Cik karsta ir uguns?
Ugunsgrēkam nav vienotas temperatūras, jo izdalītās siltumenerģijas daudzums ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, tostarp kurināmā ķīmiskā sastāva, skābekļa pieejamības un izmērāmās liesmas daļas. Malkas ugunsgrēka temperatūra var pārsniegt 1100°C (2012°Fārenheita), bet dažāda veida koksne deg pie dažādas temperatūras . Piemēram, priede saražo vairāk nekā divas reizes vairāk siltuma nekā egle vai vītols, un sausa koksne deg karstāk nekā zaļa koksne. Propāns gaisā sadedzina salīdzināmā temperatūrā (1980°C), bet daudz karstāks skābeklī (2820°C). Citas degvielas, piemēram, acetilēns skābeklī (3100°C) deg karstāk nekā jebkura koksne.
Uguns krāsa ir aptuvens rādītājs, cik tas ir karsts. Dziļi sarkanā uguns temperatūra ir aptuveni 600–800 °C (1112–1800 ° Fārenheita), oranždzeltenā temperatūra ir aptuveni 1100 °C (2012 °Fārenheita), un balta liesma ir vēl karstāka, diapazonā no 1300–1500 C (2400–2700). ° Fārenheita). Zilā liesma ir karstākā no visām, svārstās no 1400 līdz 1650 ° pēc Celsija (2600–3000 ° Fārenheita). Bunsena degļa zilā gāzes liesma ir daudz karstāka nekā vaska sveces dzeltenā liesma!
Liesmas karstākā daļa
Liesmas karstākā daļa ir maksimālās degšanas punkts, kas ir liesmas zilā daļa (ja liesma deg tik karsti). Tomēr lielākajai daļai studentu, kas veic zinātniskos eksperimentus, tiek likts izmantot liesmas augšdaļu. Kāpēc? Tā kā siltums paceļas, liesmas konusa augšdaļa ir labs enerģijas savākšanas punkts. Arī liesmas konusam ir diezgan nemainīga temperatūra. Vēl viens veids, kā noteikt karstuma apgabalu, ir meklēt liesmas spožāko daļu.
Jautrs fakts: karstākās un stilīgākās liesmas
Karstākā liesma, kas jebkad radusies, bija 4990 °C pēc Celsija. Šis ugunsgrēks tika izveidots, izmantojot diciānacetilēnu kā degvielu un ozonu kā oksidētāju. Var uzkurināt arī vēsu uguni. Piemēram, liesmu ap 120° pēc Celsija var izveidot, izmantojot regulētu gaisa un degvielas maisījumu. Tomēr, tā kā vēsa liesma tik tikko pārsniedz ūdens viršanas temperatūru, šāda veida uguni ir grūti uzturēt un tā ātri nodziest.
Jautri uguns projekti
Uzziniet vairāk par uguni un liesmām, veicot interesantus zinātnes projektus. Piemēram, uzziniet, kā metālu sāļi ietekmē liesmas krāsu veidojot zaļo uguni . Vai vēlaties patiešām aizraujošu projektu? Dot uguns elpojošs mēģinājums .
Avots
- Schmidt-Rohr, K (2015). Kāpēc sadegšana vienmēr ir eksotermiska, dodot aptuveni 418 kJ uz vienu molu Odivi'. J. Chem. Izglīt. 92 (12): 2094–2099. doi: 10.1021/acs.jchemed.5b00333