Uguns ir karsta, jo siltumenerģija (siltums) izdalās, kad ķīmiskās saites tiek sadalītas un veidojas a sadegšana reakcija. Sadegšana pārvērš degvielu un skābekli oglekļa dioksīdā un ūdenī. Enerģija ir nepieciešama reakcijas sākšanai, sašķeļot saites degvielā un starp skābekļa atomiem, bet tas ir daudz izdalās vairāk enerģijas kad atomi saista kopā oglekļa dioksīdā un ūdenī.
Degviela + skābeklis + enerģija → oglekļa dioksīds + ūdens + vairāk enerģijas
Gan viegls, gan karstums tiek izlaisti kā enerģija. Liesmas ir šīs enerģijas redzamas liecības. Liesmas sastāv pārsvarā no karstām gāzēm. Kvēlsveces mirdz, jo viela ir pietiekami karsta, lai izstarotu kvēlspuldzi (līdzīgi kā plīts deglis), savukārt liesmas izstaro gaismu no jonizētām gāzēm (piemēram, dienasgaismas spuldzītes). Uguns gaisma ir redzama degšanas reakcijas norāde, bet arī siltumenerģija (siltums) var būt neredzama.
Kāpēc uguns ir karsts?
Īsumā: Uguns ir karsts, jo degvielā uzkrātā enerģija tiek atbrīvota pēkšņi. Enerģija, kas nepieciešama ķīmiskās reakcijas sākšanai, ir daudz mazāka nekā atbrīvotā enerģija.
Galvenās izņemtās preces: Kāpēc uguns ir karsts?
- Uguns vienmēr ir karsts neatkarīgi no izmantotās degvielas.
- Lai arī sadegšanai nepieciešama aktivizācijas enerģija (aizdedze), izdalītais tīrais siltums pārsniedz nepieciešamo enerģiju.
- Sadalot ķīmiskās saites starp skābekļa molekulām, tiek absorbēta enerģija, bet, veidojot ķīmiskās saites produktiem (oglekļa dioksīds un ūdens), tiek atbrīvots daudz vairāk enerģijas.
Cik karsts ir uguns?
Ugunsgrēkam nav vienas temperatūras, jo izdalītās siltumenerģijas daudzums ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, ieskaitot degvielas ķīmisko sastāvu, skābekļa pieejamību un liesmas daļu izmērīts. Malkas uguns var pārsniegt 1100 ° C (2012 ° Fahrenheit), bet dažāda veida koksne deg dažādas temperatūras. Piemēram, priede ražo vairāk nekā divas reizes vairāk siltuma nekā egle vai vītols, un sausa koksne sadedzina karstāk nekā zaļā koksne. Propāns gaisā sadedzina salīdzināmā temperatūrā (1980 ° C), bet vēl karstāks ar skābekli (2820 ° C). Citas degvielas, piemēram, acetilēns skābeklī (3100 ° C), sadedzina karstāk nekā jebkura koksne.
Uguns krāsa ir aptuvena, lai noteiktu, cik karsta tā ir. Dziļi sarkanais uguns ir aptuveni 600–800 ° C (1112–1800 ° Fārenheita), oranži dzeltens ir ap 1100 ° C (2012 ° Fahrenheit), un vēl karstāka ir balta liesma, kas svārstās no 1300-1500 Celsija (2400-2700 ° Fārenheita). Zilā liesma ir karstākā no visām, sākot no 1400-1650 ° C (2600-3000 ° Fahrenheit). Bunsena degļa zilā gāzes liesma ir daudz karstāka nekā dzeltenā liesma no vaska sveces!
Liesmas karstākā daļa
Liesmas karstākā daļa ir maksimālās sadegšanas vieta, kas ir liesmas zilā daļa (ja liesma sadedzina tik karstu). Tomēr lielākajai daļai studentu, kas veic zinātniskos eksperimentus, ir teikts, ka viņi izmanto liesmas augšdaļu. Kāpēc? Tā kā siltums paaugstinās, tāpēc liesmas konusa augšdaļa ir labs enerģijas savākšanas punkts. Arī liesmas konusa temperatūra ir diezgan nemainīga. Vēl viens veids, kā novērtēt visvairāk karstuma reģionu, ir meklēt liesmas spilgtāko daļu.
Fun Fact: Karstākās un stilīgākās liesmas
Visu laiku karstākā liesma bija 4990 ° C. Šis ugunsgrēks tika izveidots, izmantojot degvielu dicianoacetilēnu un oksidētāju kā ozonu. Var arī atdzist uguns. Piemēram, izmantojot regulētu gaisa un degvielas maisījumu, var veidoties liesma ap 120 ° C. Tā kā vēsa liesma tik tikko pārsniedz ūdens vārīšanās temperatūru, šāda veida uguni ir grūti uzturēt un tā viegli izdziest.
Jautri uguns projekti
Uzziniet vairāk par uguni un liesmām, veicot interesantus zinātniskus projektus. Piemēram, uzziniet, kā metāla sāļi ietekmē liesmas krāsu līdz padarot zaļu uguni. Izmantojiet ķīmiju uzsākt uguni, neizmantojot sērkociņus. Vai esat gatavs patiešām aizraujošam projektam? Dot mēģiniet.
Avots
- Schmidt-Rohr, K (2015). "Kāpēc sadegšana vienmēr ir eksotermiska, kas rada apmēram 418 kJ uz vienu mol mol2". Dž. Chem. Izglītība. 92 (12): 2094–99. doi:10.1021 / acs.jchemed.5b00333