Химический состав и цвет пламени
У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем. Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен. Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.
На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.
- Долговечность и простота конструкции.
- Быстрое и надёжное зажигание газа.
Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.
Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.
В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.
Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились. Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций. Бутан — это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.
Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка. Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид. Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи. Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.
Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.
Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка — источник энергии.
Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.
https://youtube.com/watch?v=bN35Ne53nFY
Многие частные дома оборудованы печью. Но недостаточно просто положить в нее любые дрова и ждать максимальной теплоотдачи. Чтобы качественно обогреть свое жилище, нужно обладать полной информацией о температуре горения дров, а также материале, что будет применяться.
Какими средствами и способами можно разжечь костер?
Наиболее привычными для современного человека средствами розжига являются спички и зажигалки. Даже некоторые племена индейцев, проживающие в джунглях Амазонки, перешли на спички, напрочь забыв о примитивных методах получения огня, которыми пользовались их деды.
Спички и зажигалки — самый простой и быстрый способ получить открытый огонь. Но, к сожалению, у этих средств есть недостатки: спички имеют привычку отсыревать, намокать и заканчиваться, а зажигалка может выйти из строя в самый неподходящий момент. Как избежать проблем с разведением огня в этих случаях, мы рассматривали в отдельной статье.
Неприхотливым средством розжига является современный вариант огнива, состоящий из стержня из мишметалла. Это средство неприхотливо, не боится воды, мороза и ветра, но разжечь костер с его помощью для человека без опыта — задача не из легких.
Подробнее об основных средствах розжига можно почитать тут.
В солнечную погоду в целях экономии спичек и топлива зажигалки разжигать костер можно с помощью линзы, сделанной из подручных материалов, или извлеченной из фотоаппарата или бинокля. Линза позволяет сконцентрировать солнечную энергию в одной точке, температуры которой обычно бывает достаточно для начала тления трута. Подробнее об этом методе рассказывалось в отдельной статье.
Есть и другие способы, позволяющие разжечь костер при отсутствии основных средств для получения огня, но они более трудоемки (например, получение огня трением), или специфичны (например, получение огня от прикуривателя в автомобиле), или требуют наличия определенного оборудования и средств (например, химические способы) или же опасны для жизни (например, разведение огня с помощью электрической дуги).
Наиболее универсальными из них являются первобытные способы, основанные на трении древесины. Подробнее эти методы мы разбирали в отдельной статье.
В зажигалке холодный газ? Какая температура?
Окружающей среды .
В зажигалке находится углеводород — или чистый бутан (температура кипения при нормальном давлении минус 0,5оС, при 15оС давление 1,7 атм, при 19оС — 2 атм, а при 50оС — 5 атм), или его смесь с некоторым количеством пропана (такая смесь дешевле, чем чистый бутан). Углеводород в зажигалке находится и в сжиженном, и в газообразном состоянии. Между ними — равновесие, причем соотношение объемов зависит от температуры: в морозильнике газа будет меньше, а жидкой фазы больше. Если нагреть зажигалку (не очень сильно, чтобы ее не разорвало), произойдет обратное. Но жидкость видна, а бесцветный газ не виден. И при данной температуре, пока в зажигалке остается хотя бы одна капля жидкости, давление газа будет постоянным..
Холодный, жидкий. В детстве сломал клапан на баллоне, которым заправляют зажигалки, а в горелках используется стационарно. Газ пошел. Выкинуть баллон на улицу мозгов не хватило, и я с час придерживал его пальцем, чтобы газ тихонько вышел, и предки не услышали. Обморозил палец. Пузырь вздулся, гноилось. Испаряется почти моментально. Оставляет пятна — видимо, из-за примесей. Ядовит. Не был бы ядовит — не нюхали бы его. <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/875a8375f91de049494d6073098e8a2f_767483a4f657af588327242edf35fd67.jpg» data-big=»1″ data-lsrc=»//otvet.imgsmail.ru/download/u_374e1b642aef76b5cd5a2d95f09a40ae_120x120.jpg»>
Что представляет собой горение свечи
Теперь, когда мы знаем немного теории, можно плавно переходить к вопросу о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, и почему сложно разобраться в этом вопросе. На основе приведенных выше фактов, мы можем с уверенностью утверждать, что горение – это смесь из химических и физических явлений. Если отбросить в сторону сам момент, когда свеча поджигается, то при горении можно обозначить несколько моментов.
Первым делом, происходит физический процесс. От горячего пламени во все стороны исходит тепло, в том числе и в нижнюю часть. Излучение, попадающее на саму парафиновую свечу (возьмем в качестве примера самый простой вариант этого изделия), нагревает ее материал.
Далее происходит расплавление парафина, который под воздействием капиллярных сил равномерно идет вдоль фитиля прямо к его горящей части. В этом месте происходит испарение парафина.
Пары парафина подхватываются восходящим воздухом и смешиваются с ним.
Однако это далеко не вся информация о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, ведь дальше в дело вступает химический процесс, а именно, начинается окисление парафина. Говоря иными словами, происходит распадение его молекул, если не вдаваться в подробности, вплоть до самих атомов. Парафины представляют собой углеводороды, чьи молекулы составлены из атомов C и H. Они соединяются с кислородом, вследствие чего появляются вода и углекислый газ. А в результате окисления идет выделение энергии, относящееся к химическим процессам.
Еще недавно лечение разного рода нарушений кожного покрова производилось с помощью многочисленных перевязочных материалов: ваты, бинтов, тампонов или марли. Современная медицина предполагает использование более современных и технологичных способов — стерильных послеоперационных повязок. В статье вы найдете информацию о популярных товарах этой категории и их особенностях.
На этом можно было бы остановиться и закрыть вопрос о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, ведь мы наглядно видим, что здесь происходят сразу оба процесса. Однако давайте рассмотрим процесс горения до конца. За окислением снова начинается физическая часть процесса. Образовавшаяся энергия поступает ко всем задействованным в работе молекулам, благодаря чему повышается их кинетическая сила. Иногда часть этой силы выделяется в качестве света или обычного свечения. Затем поднимающиеся потоки горячих газов способствуют образованию пламени свечи.
Случайное открытие
В 1827 году английский химик и аптекарь Джон Уокер обнаружил, что если покрыть конец деревянной палочки определённым химическим составом, то при трении её о сухую поверхность головка загорается и поджигает палочку. Из химикатов он использовал сульфид сурьмы, бертолетову соль, камедь и крахмал. А вышло всё случайно. Джон смешивал химикаты с помощью палки. На конце этой палки образовалась засохшая капля. Чтобы убрать её, он чиркнул палкой по полу. И вдруг вспыхнул огонь! Уокер не удосужился запатентовать своё изобретение, зато демонстрировал его всем желающим. Некий присутствующий при этом Сэмьюэл Джонс быстро осознал ценность находки аптекаря. Вскоре он начал изготовлять и продавать зажигательные палочки, назвав их «люциферчики». Однако были у его изделий и недостатки: они плохо пахли и при возгорании рассыпали вокруг тучи искр. Тем не менее первая продажа спичек состоялась 7 апреля 1827 года в городе Хиксо. Была ещё одна проблема — у первых спичек головка состояла из одного фосфора, который отлично воспламенялся, но выгорал так быстро, что порой деревянная палочка зажечься не успевала. Решили вернуться к старому рецепту — серной головке и уже на неё стали наносить фосфор, чтобы легче поджечь серу, которая в свою очередь поджигала древесину. Вскоре придумали ещё одно усовершенствование спичечной головки—к фосфору стали подмешивать химикаты, выделяющие при нагревании кислород, способствующий лучшему горению. В 1832 году в Вене появились так называемые сухие спички — изобретение Тревани, который стал наносить на головку деревянной соломки смесь бертолетовой соли с серой и клеем. Если такой спичкой чиркнуть по наждачной бумаге, то головка мгновенно воспламенялась. К сожале-*?Ш нию, иногда это ‘* сопровождалось лёгким взрывом, из-за чего страдали руки (хорошо, если не глаза) чиркающего. Пути дальнейшего усовершенствования спичек было предсказуемы: надо сделать такой состав смеси, чтобы она загоралась спокойно. Проблема была решена применением нового состава, на основе бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Спички с таким покрытием легко воспламенялись при трении о любую твёрдую поверхность — стекло, кожу или кусок дерева. Изобретателем первых фосфорных спичек оказался 19-летний француз Шарль Сориа. В 1831 году юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления её взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Годом позже этот рецепт был воссоздан немецким химиком Якобом Каммерером. Но низкая температура воспламенения новых спичек была чревата пожарами. К тому же белый фосфор оказался весьма ядовит. Рабочие спичечных фабрик серьёзно страдали от его испарений. В 1833 году на свет появился спичечный коробок с наклеенной на него шершавой бумагой. Теперь уже не нужно было чиркать спичкой обо что попало, но оставалась опасность, что иногда фосфорные спички в коробке самовоспламенялись в результате трения. В связи с этим начались поиски более безопасного горючего вещества. В 1847 году Шретер открыл красный фосфор, который уже не был ядовит. Первым горючую смесь на его основе создал немецкий химик Бетхер. Он сделал головку спички на основе клея в смеси с серой и бертолетовой солью, а дерево спички пропитал парафином. Такая спичка горела великолепно, но единственный её недостаток был в том, что она не воспламенялась, как раньше, при трении о шершавую поверхность. Бетхер решил вопрос тем, что нанёс на поверхность головки состав, содержащий красный фосфор. Теперь спички горели ровным жёлтым пламенем, без дыма и неприятного запаха.
Огненный художник
При слове «костёр» вспыхивают не менее ярко ностальгические воспоминания: дым костра, создающий доверительную обстановку; красные и желтые огни, летящие к ультрамариновому небу; переливы язычков с голубого до рубиново–красного цвета; багровые остывающие угли, в которых печётся «пионерская» картошка.
Изменяющийся колер пылающего дерева сообщает о колебаниях температуры огня в костре. Тление дерева (потемнение) начинается со 150°. Возгорание (задымление) происходит в интервале 250-300°. При одинаковом поступлении кислорода породы деревьев горят при несовпадающих температурах. Соответственно, градус костра тоже будет отличаться. Берёза горит при 800 градусах, ольха – при 522°, а ясень и бук – при 1040°.
Энтузиасты научных опытов измеряют температуру огня в костре прибором под названием пирометр. Изготовляют три типа пирометров: оптические, радиационные, спектральные. Это бесконтактные приборы, разрешающие оценивать мощность теплового излучения.
Кратко о характеристиках и свойствах: пламя, дым, температура горения
Пламя — форма распространения огня, возникающая в процессе горения топлива и представляющая собой раскаленную газообразную среду.
Считается, что частицы в пламени костра ионизированы и само пламя, по сути, представляет собой плазму.
Пламя в условиях Земли распространяется снизу вверх из-за того, что нагретый пламенем воздух расширяется и плотность его снижается. То есть, становясь более легким по сравнению с окружающими слоями, устремляется вверх, вытягивая за собой пламя.
Именно поэтому растопку поджигают снизу. Если растопку поджечь сверху, то огонь, не имея возможность нагреть нижележащие слои топлива, может погаснуть, а если не погаснет, то процесс разжигания будет медленным и «ленивым».
На этом же принципе основана работа долгогорящего костра «пирамида», о котором мы подробно рассказывали тут.
Высота пламени зависит от интенсивности горения. Чем интенсивнее горит топливо, тем выше будут языки пламени, и тем больше тепла оно будет выделять. Например, костер «пионерский» устроен таким образом, что дрова в нем сгорают очень быстро, выделяя большое количество тепла и света, однако и прогорает такой костер тоже значительно быстрее по сравнению с другими видами костров.
На фото именно такой костер:
Как уже отмечалось ранее, температура пламени зависит от сгораемого материала, поскольку разные горючие вещества выделяют разное количество тепла при сгорании. Например, пламя горящего спирта будет иметь температуру 900 °С, бензина — более 1300 °С, а магния, используемого в виде стружки для разжигания огня от современного огнива, — 2200 °С.
Цвет свечения горящего топлива зависит от температуры горения. Чем выше температура, тем более смещается спектр свечения от красных оттенков к фиолетовым.
Примеси различных веществ в горючем (в том числе образующиеся в результате химической реакции и нагревания) могут менять цвет пламени. Так, например, натрий из поваренной соли, которую кинули в костер, окрашивает пламя в желтый цвет, медный купорос — в синий, а борная кислота — в бирюзовый.
Что касается горения дров, то желто-оранжевый цвет пламя приобретает из-за наличия в составе топлива солей натрия, а синий — из-за образования угарного газа при неполном сгорании дров.
Пламя также может быть бесцветным и невидимым. Это происходит при полном сгорании топлива с образованием водяных паров и углекислого газа, поскольку эффекта окрашивания пламени от этих веществ не наблюдается.
Если поместить способный гореть материал в верхнюю часть пламени, он будет сгорать быстрее, чем помещенный в центральную часть. Это связано с тем, что в верхней части пламени и температура выше, и кислорода больше, поскольку все, что должно было окислиться, уже окислилось и не расходует кислород. Однако этого не скажешь о средней части пламени, где присутствует избыток несгоревшего вещества при недостатке кислорода.
Думаю, с пламенем немного разобрались. Теперь поговорим о дыме.
Дым — мелкодисперсный аэрозоль, образующийся при сгорании топлива. Из-за небольших размеров частицы дыма не оседают, а остаются в толще воздушных масс.
Цвет дыма от костра бывает белым и черным, хотя с помощью различных пиротехнических смесей можно получить дым практически любого цвета. Белый дым может быть связан с большим количеством влаги, содержащейся в сгораемой древесине, а черный — с большим количеством сажи, образующейся при горении. Например, зеленая трава, брошенная в костер, дает густой белый дым, а зажженная автомобильная покрышка — черный.
Например, на фото ниже показан абсолютно натуральный дым от зеленой хвои:
При обеспечении достаточного количества кислорода, поступающего с воздухом, костер может гореть, образуя минимальное количество дыма. И наоборот, если костру не хватает воздуха, он может сильно дымить при слабом горении.
Вторичные факторы
Вторичные факторы называются сопутствующими, потому что не несут прямого воздействия, но являются последствиями первичных факторов. Но вред для человека и любого живого существа они наносят такой же сильный.
К сопутствующим факторам пожара относится:
- Обрушение построек, зданий, домов и прочего имущества. Аварийное состояние зданий и сооружений, осколки, разрушение несущих конструкций и последующее внезапное обрушение;
- Электрическое напряжение, оголённые провода под напряжением, внезапное поражение током человека;
- Радиоактивные и токсические вещества выделяются в окружающую среду после разрушения оборудования и установок;
- Психологический фактор.
Разрушение несущих конструкций
Во время пожара первым делом сгорает отделочный материал стен, пола, потолка, затем пламя добирается до конструкции. Сами стены, пол и потолок бывают достаточно толстые и прочные, поэтому полностью не сгорают, но получают сильные повреждения. Это может привести к обрушению стен и потолков. Такие обрушения могут забаррикадировать выходы.
Если обрушится несущая конструкция здания, то это приведет к разрушению всего здания.
Несущие конструкции часто имеют дополнительные укрепления, но этого бывает недостаточно, и риск обрушения здания все равно присутствует
Важно как можно быстрее эвакуировать людей, чтобы избежать травматизма от разрушающихся элементов конструкции, а также завалов путей эвакуации
Поражение электрическим током
Огонь плавит изоляцию на проводах, оголяя тем самым опасные части. На такой оголённые провод может наткнуться человек. В зависимости от силы тока и напряжения, он может получить серьезную электротравму, вплоть до летального исхода.
Чтобы избежать этого, во время пожара и эвакуации категорически запрещается трогать провода. Очень хорошо, если в противопожарной системе предусмотрено автоматическое выключение подачи электроэнергии.
Существует риск попадания струи воды на оголённый провод под напряжением, таким образом можно получить серьезное поражение током.
Выделение токсических и радиоактивных веществ
В процессе горения в воздухе выбрасывается большое количество отравляющих веществ. Среди них могут быть токсичные и радиоактивные элементы, наносящие непоправимый вред здоровью, либо приводящие сразу к летальному исходу.
Психологический фактор
Психологический фактор относится к сопутствующим факторам пожара потому, что пожар вызывает у людей панику и панический страх. Во время пожара некоторые люди не могут побороть свой страх и в панике начинают действовать неправильно, тем самым мешая действию сотрудников МЧС, а также подвергая себя ещё большей опасности. А взять свои страх под контроль может далеко не каждый человек.
Если в помещении, где возник пожар, много людей, то возникшая всеобщая паника в разы осложняет работу пожарных. Невозможность провести эвакуацию по плану, а также возникшая из-за паники давка у пожарных выходов часто приводит к многочисленным человеческим жертвам.
Чтобы избежать возможной паники среди людей при пожаре, необходимо своевременно проводить информационные лекции и профилактические мероприятия, направленные на обучение простых людей основам правильного поведения во время пожара.
Какая часть пламени самая горячая?
Ученые предполагают, что люди научились использовать огонь более миллиона лет назад – когда, собственно, они еще не были homo sapiens . За прошедшее с тех пор время процессы горения были изучены досконально. Давайте и мы разберемся.
Горение – это ни что иное, как очень интенсивный процесс окисления. Этот процесс сопровождается излучением и выделением большого количество тепла. В природе и нашей повседневной жизни окислителем является кислород, который содержится в воздухе. Он окисляет горючее, которое чаще всего содержит углерод. В результате этой окислительной реакции образуются углекислый газ.
Если в химическом составе сгорающего вещества присутствует водород, то в процессе горения образуется вода, которая имеет высокую теплоемкость. Выделяющееся тепло частично затрачивается на то, чтобы эту воду испарить, поэтому температура горения всегда выше у тех веществ, в составе которых водород отсутствует.
Температура воспламенения большинства твердых материалов (например, дерева) составляет около 300 градусов. После возгорания температура значительно повышается. Так, например, температура горения спички может доходить до 800 и даже 1000 градусов. Одной из самых высоких температур горения обладает ацетилендинитрил: до 5000 градусов.
Конус пламени можно разделить на три основных зоны.
Самая нижняя зона – темная, горение там отсутствует, так как в эту зону кислород практически не поступает. Температура этой зоны наиболее низкая – 300-350 градусов.
Следующая зона – светящаяся, она находится чуть ниже середины конуса пламени. Это часть пламени называется восстановительной; кислород в этой зоне присутствует, но его мало, а самого топлива – много. Тут происходит его температурное разложение и неполное сгорание. Температура в этой зоне держится на уровне 600-800 градусов.
Самая верхняя зона пламени едва светится и называется окислительным пламенем. В этой зоне наблюдается избыток кислорода, поэтому окислительные процессы в продуктах сгорания идут наиболее интенсивно. Эта зона характеризуется наиболее высокой температурой, которая может достигать 1500 градусов. Таким образом, температура пламени растет от нижней части к верхней .
Любопытно, что пламя в условиях невесомости кардинально меняется. На Земле наличие гравитации обуславливает конвекционные потоки, которые поднимают вверх раскаленные частички вещества и образуют характерную конусообразную форму пламени. В невесомости этого нет, поэтому процесс горения происходит у самой поверхности вещества, а пламя приобретает сферическую форму без характерных зон.
Виды древесины
Есть несколько закономерностей, обуславливающих разницу в горении различных пород дерева. Прежде всего это наличие смол — они заметно добавляют теплотворной способности дровам. Мягкий лес горит легче из-за низкой плотности. Тяжёлые породы долго поддерживают горение.
В то время как плотность древесины существенно варьируется от вида к виду, теплотворная способность их на единицу массы практически одинакова (за исключением хвойных смолистых пород). Независимо от того, какие виды деревьев пошли на дрова, влажность — основной фактор, влияющий как на процесс горения, так и на тепловой результат.
Знание разных пород древесины позволяет получить комфортное горение с меньшим расходом дров
Перечень особенностей древесины некоторых пород:
- акация — горит медленно и даёт много тепла, быстро сохнет, в кострище издаёт характерный треск;
- берёза — сгорает быстро, легко воспламеняется даже влажной, даёт ровный и устойчивый огонь;
- бук — калорийное топливо, оставляет мало золы;
- дуб — высокая теплотворная способность, выделяет при горении приятный запах, очень долго сохнет;
- тополь — невысокая теплота сгорания;
- фруктовые деревья — горят медленно и равномерно;
- хвойные — ароматный дым, могут стрелять смолой, образуют много копоти.
