Ogenj je vroč, ker se toplotna energija (toplota) sprosti, ko se kemične vezi prekinejo in nastanejo med izgorevanje reakcija. Izgorevanje pretvori gorivo in kisik v ogljikov dioksid in vodo. Energija je potreben za zagon reakcije, pretrganje vezi v gorivu in med kisikovimi atomi, vendar veliko sprosti se več energije ko se atomi vežejo v ogljikov dioksid in vodo.
Gorivo + kisik + energija → ogljikov dioksid + voda + več energije
Tako lahka kot toplota se sproščajo kot energija. Plameni so vidni dokaz te energije. Plameni so sestavljeni večinoma vročih plinov. Žerjavica žare, ker je zadeva dovolj vroča, da oddaja žarnico (podobno kot kurišče), medtem ko plameni oddajajo svetlobo iz ioniziranih plinov (kot fluorescenčna žarnica). Firelight je viden pokazatelj reakcije zgorevanja, lahko pa je tudi nevidna toplotna energija (toplota).
Zakaj je ogenj vroč
Na kratko: ogenj je vroč, ker se energija, shranjena v gorivu, sprosti nenadoma. Energija, potrebna za zagon kemične reakcije, je veliko manjša od sproščene energije.
Ključni ukrepi: Zakaj je ogenj vroče?
- Ogenj je vedno vroč, ne glede na gorivo, ki ga uporabljamo.
- Čeprav je za zgorevanje potrebna energija aktiviranja (vžig), neto sproščena toplota presega potrebno energijo.
- Motnje kemične vezi med kisikovimi molekuli absorbirajo energijo, toda oblikovanje kemičnih vezi za produkte (ogljikov dioksid in voda) sprosti veliko več energije.
Kako vroč je ogenj?
Za ogenj ni ene same temperature, ker je količina toplotne energije, ki se sprosti, odvisna od več dejavniki, vključno s kemično sestavo goriva, razpoložljivostjo kisika in deležem ognja izmerjeno. Lesni požar lahko presega 1100 ° Celzija (2012 ° Fahrenheit), vendar na njem gorijo različne vrste lesa različne temperature. Na primer, bor proizvaja več kot dvakrat več toplote, kot jelka ali vrba, suh les pa gori bolj vroče kot zeleni les. Propan v zraku gori pri primerljivi temperaturi (1980 ° C), še bolj vroč pa pri kisiku (2820 ° Celzija). Druga goriva, kot je acetilen v kisiku (3100 ° Celzija), gorijo bolj toplo kot kateri koli les.
Barva ognja je groba meritev, kako vroča je. Globok rdeč ogenj je približno 600-800 ° Celzija (1112-1800 ° Fahrenheita), oranžno-rumena pa okoli 1100 ° Celzija (2012 ° Fahrenheit), beli plamen pa je še bolj vroč, in sega od 1300-1500 Celzija (2400-2700 ° Fahrenheit). Modri plamen je najbolj vroč od vseh, ki sega od 1400-1650 ° Celzija (2600-3000 ° Fahrenheita). Plamen plamen plina Bunsenovega gorilnika je veliko bolj vroč kot rumen plamen iz voščene sveče!
Najbolj vroč del plamena
Najbolj vroč del plamena je točka največjega zgorevanja, to je modri del plamena (če plamen gori tako vroče). Toda večina študentov, ki izvajajo znanstvene eksperimente, naj bi uporabljali vrh plamena. Zakaj? Ker se toplota dviguje, je zato vrh stožca plamena dobro zbirališče energije. Tudi stožec plamena ima precej konsistentno temperaturo. Drug način merjenja območja največ toplote je iskanje najsvetlejšega deleža plamena.
Zabavno dejstvo: najbolj vroč in najbolj kul plamen
Najtoplejši plamen, kar jih je kdaj bilo, je bil pri 4990 ° Celzija. Ta ogenj je nastal z uporabo dicianoacetilena kot goriva in ozona kot oksidanta. Lahko se naredi tudi hladen ogenj. Na primer, lahko s pomočjo regulirane mešanice zrak-gorivo nastane plamen okoli 120 ° Celzija. Ker pa je hladen plamen komajda nad vreliščem vode, je to vrsto ognja težko vzdrževati in se hitro ugasne.
Zabavni požarni projekti
Preberite več o ognju in plamenu z izvajanjem zanimivih znanstvenih projektov. Na primer, naučite se, kako kovinske soli vplivajo na barvo plamena naredi zeleni ogenj. Uporabite kemijo za zaženite požar brez uporabe vžigalic. Pripravljeni na resnično razburljiv projekt? Daj poskusi z ognjem.
Vir
- Schmidt-Rohr, K (2015). "Zakaj so izgorevanja vedno eksotermična, prinašajo približno 418 kJ na mol O2". J. Chem. Educ. 92 (12): 2094–99. doi:10.1021 / acs.jchemed.5b00333