燃烧的必要条件有哪些?
物质燃烧过程的发生和发展,必须具备以下三个必要条件,即:可燃物、氧化剂和温度(引火源)。只有这三个条件同时具备,才可能发生燃烧现象,无论哪一个条件不满足,燃烧都不能发生。但是,并不是上述三个条件同时存在,就一定会发生燃烧现象,还必须这三个因素相互作用才能发生燃烧。
用燃烧三角形(图1-1)来表示无焰燃烧的基本条件是非常确切的,但是进一步研究表明,对有焰燃烧,由于过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间体,因而燃烧三角形需要增加一个坐标,形成四面体(图1-2)。自由基是一种高度活泼的化学基团,能与其他的自由基和分子起反应,从而使燃烧按链式反应扩展,所以有焰燃烧的发生需要四个必要条件,即:可燃物、氧化剂、温度(引火源)和未受抑制的链式反应。
图1-1 燃烧三角形
图1-2 燃烧四面体
可燃物
凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧化学反应的物质称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物三种类别。可燃烧物质大多是含碳和氢的化合物,某些金属如钙、镁、铝等在某些条件下也可以燃烧,还有许多物质如肼、臭氧等在高温下可以通过自己的分解而放出光和热。
氧化剂
支持和帮助可燃物燃烧的物质,即能与可燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂。燃烧过程中的氧化剂主要是空气中游离的氧,另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应的氧化剂。
温度(引火源)
凡是能够引起物质燃烧的点燃能源,统称为引火源。在一定情况下,各种不同可燃物发生燃烧,都有本身固定的最小点火能量要求,只有达到一定能量才能引起燃烧。常见的引火源有以下几种:
(1)明火 明火是指生产、生活中的炉火、焊接火、烛火、吸烟火,撞击、摩擦打火,机动车辆排气管火星及飞火等。
(2)电弧、电火花 电弧、电火花指的是电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火,电话、手机等通信工具火花,静电火花(物体静电放电、人体衣物静电打火以及人体积聚静电对物体放电打火)等。
(3)雷击 雷击瞬间高压放电能够引燃任何可燃物。
(4)高温 高温指的是高温加热、烘烤、积热不散、机械设备故障发热、摩擦发热、聚焦发热等。
(5)自燃引火源 自燃引火源指的是在既无明火又无外来热源的情况下,物质本身自行发热、燃烧起火,如钾、钠等金属遇水着火;白磷、烷基铝在空气中会自行起火;易燃、可燃物质与氧化剂及过氧化物接触起火等。
链式反应
有焰燃烧都存在链式反应。当某种可燃物受热,它不仅会汽化,而且该可燃物的分子还会发生热裂解作用从而产生自由基。自由基是一种高度活泼的化学形态,能与其他的自由基和分子反应,而使燃烧持续进行下去,这就是燃烧的链式反应。
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