Spalanie - Polski Serwis Naukowy

Spalanie – reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Ciepło – w fizyce to jeden z dwóch sposobów, obok pracy, przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w zderzeniach cząstek tworzących te układy ; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii .

Wartość opałowa jest to ilość ciepła wydzielana przy spalaniu jednostki masy lub jednostki objętości paliwa przy jego całkowitym i zupełnym spalaniu, przy założeniu, że para wodna zawarta w spalinach nie ulega skropleniu, pomimo że spaliny osiągną temperaturę początkową paliwa.

Często terminem tym określa się też procesy utleniania zachodzące w organizmach żywych (oddychanie komórkowe), mimo że nie towarzyszy temu żaden efekt świetlny.

Są trzy typy zapoczątkowania reakcji spalania:

zapłon – punktowy bodziec energetyczny (np. zapałka, iskra itp.)

samozapłon – ciągły bodziec energetyczny (np. strumień ciepła elementów grzejnych)

samozapalenie – proces samorzutnego zapoczątkowania reakcji spalania przy pomocy przemian zachodzących w samym materiale na drodze fizycznej i chemicznej.

Zależnie od zastosowanego materiału palnego wyróżnia się spalanie :

Stan skupienia materii – podstawowa forma, w jakiej występuje substancja, określająca jej podstawowe własności fizyczne. Własności substancji wynikają z układu oraz zachowania cząsteczek tworzących daną substancję. Bardziej precyzyjnym określeniem form występowania substancji jest faza materii.

Mgła – krople wody (lub kryształy lodu) zawieszone w powietrzu, których dolna podstawa styka się z powierzchnią ziemi. Mgła powoduje ograniczenie widzialności poniżej 1 km.

homogeniczne – charakterystyczne dla mieszanin gazów palnych, par cieczy z powietrzem.

heterogeniczne – dotyczy spalania ciał stałych, charakterystyczne jest żarzenie na powierzchni zetknięcia się ciała stałego z tlenem, przykładem jest spalanie węgla drzewnego, sadzy, niektórych metali.

homogeniczno-heterogeniczne – najczęściej występujące spalanie przejściowe, przykładem surowca jest węgiel kamienny.

W zależności od sposobu wymieszania paliwa z powietrzem wyróżnia się:

Sadza (pot. kopeć) - produkt powstający w trakcie niepełnego spalania paliw i innych materiałów zawierających w swoim składzie chemicznym znaczne ilości węgla. Głównym, choć nie jedynym składnikiem sadzy jest amorficzna postać węgla. Oprócz tego sadza zawiera zwykle drobne struktury grafitopodobne, niewielkie ilości fulerenów i struktur fulerenopodobnych oraz resztki spalanych substancji organicznych, np: tłuszcze i popiół.

Oddychanie komórkowe – jest wielostopniowym biochemicznym procesem utleniania związków organicznych związanym z wytwarzaniem energii użytecznej metabolicznie. Oddychanie przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały. Zachodzi ono nawet wtedy, gdy inne procesy metaboliczne zostaną zahamowane. Chociaż istnieją różnice w przebiegu procesu oddychania u poszczególnych grup organizmów, to zestaw enzymów katalizujących poszczególne reakcje składające się na oddychanie jest zbliżony u wszystkich organizmów żywych. Zachodzenie oddychania jest jednym z najczęściej stosownych wskaźników zachodzenia procesów życiowych. Jedynie wirusy będące strukturami na pograniczu życia i cząstek chemicznych nie przeprowadzają procesu oddychania.

spalanie dyfuzyjne – występuje przy braku wstępnego wymieszania paliwa z powietrzem, tak spalają się ciała stałe, ciecze swobodnie parujące, czyste gazy na końcu palnika. Spalanie dyfuzyjne jest stosunkowo łatwo przerwać.

spalanie kinetyczne – spalanie homogenicznej mieszaniny paliwa (gazu lub par) z powietrzem, lub w przypadku pseudohomogenicznej mieszaniny np. pyłu ciała stałego lub mgły w powietrzu. Przerwanie spalania kinetycznego jest trudniejsze.

Zobacz też