什么是燃烧反应?(a combustion reaction?)

燃烧反应发生在燃料和氧化剂或氧化剂发生反应时,以热的形式释放能量,有时还释放出光。这种类型的最熟悉的过程涉及含有碳和氢的有机材料的燃烧,它们与空气中的氧气结合形成二氧化碳和水。这里的燃料是像木材、汽油或煤这样的东西,而氧化剂是氧气。然而,许多其他类型的燃烧反应也是可能的。这种类型的反应对生命至关重要,并被用来发电、供热、驱动机动车和其他许多方面。...
A jet engine uses compressed air, which includes oxygen, and jet fuel to create a combustion reaction.

燃烧反应发生在燃料和氧化剂或氧化剂发生反应时,以热的形式释放能量,有时还释放出光。这种类型的最熟悉的过程涉及含有碳和氢的有机材料的燃烧,它们与空气中的氧气结合形成二氧化碳和水。这里的燃料是像木材、汽油或煤这样的东西,而氧化剂是氧气。然而,许多其他类型的燃烧反应也是可能的。这种类型的反应对生命至关重要,并被用来发电、供热、驱动机动车和其他许多方面。

氧化作用

Powdered metals are used as reactants in fireworks.

氧化是一个化学过程,在这个过程中,电子从物质中被移除,释放出能量。这个术语来自于这样一个事实,即最熟悉的例子涉及物质与氧气结合,而氧气在这个过程中获得电子。然而,其他元素也可以充当氧化剂。例如,氟元素是一种比氧气更强大的氧化剂。这个过程可能发生得非常迅速,这可能导致爆炸,所有的能量几乎在瞬间释放,热气剧烈膨胀,产生压力波和巨大的噪音。或者,它可能发生得适度迅速,如火灾的情况,或更缓慢,如铁的生锈。

自燃

通常情况下,必须提供一些能量来启动燃烧反应。这可以是简单地击打一根火柴或产生一个火花。在这之后,反应是自我维持的,这意味着反应本身所释放的能量使其持续下去。

Hot charcoal.

然而,在某些情况下,在室温下,甚至更低的温度下,可能有足够的能量来进行反应。这完全取决于氧化剂和燃料:如果氧化剂足够强大,而燃料容易点燃,它们在混合时可能会起火,而不需要提供任何热量。这就是所谓的自发燃烧。因此,需要非常小心地处理强氧化剂,因为如果它们与易燃材料接触,会引起火灾或爆炸。

燃烧产物

Sulfur burns easily, producing oxides.

由于燃烧通常涉及到燃料中的元素与氧气的结合,其产物通常是氧化物。在有机物质中,碳和氢通常与氧气结合,产生二氧化碳(CO2)和水(H2O)。然而,其他物质也可以燃烧。例如,硫和磷容易燃烧,产生氧化物。金属,如果是粉末状的,也会燃烧,形成氧化物,并经常产生明亮的火焰--镁、铝和其他金属经常被用于烟花中,就是这个原因。

The burning of fossil fuels releases carbon dioxide.

通常,涉及有机材料的燃烧反应是不完全的。以木材为例,一些未燃烧的碳会以烟的形式释放出微小的颗粒,而且,通常有一些会以木炭的形式留下。当没有足够的氧气将一些燃料中的所有碳氧化成二氧化碳(CO2)时,可能会产生另一种叫做一氧化碳(CO)的气体。当这种情况发生在一个封闭的空间时,就像有问题的锅炉那样,后果可能是致命的,因为一氧化碳是有毒和无味的。

影响易燃性的因素

除了化学因素,如燃料和氧化剂的反应性外,还有一些物理因素影响着可燃性。其中之一是与氧化剂接触的燃料的表面积。在正常情况下,不可能使一块铁燃烧,但以极细的粉末形式,这种金属会在空气中自发点燃。

液体燃料实际上并不燃烧,尽管它们经常看起来是这样。起火的是燃料释放的蒸气,因此液体的可燃性部分取决于它产生的蒸气量。空气中的蒸汽足以使其被点燃的温度被称为闪点;这对储存和处理易燃液体是很重要的信息。

细胞呼吸

这是生物体内的细胞将营养物质(如碳水化合物)氧化成二氧化碳和水的过程。由于最终产品与这些原材料燃烧时产生的产品相同,整个反应可被视为燃烧,但由于它是在若干独立的步骤中进行的,因此比这个术语通常所指的慢得多。尽管如此,它仍然产生热量,并有助于维持体温。在一个著名的演示中,少量的糖与强氧化剂混合并被点燃,导致其剧烈燃烧,足以融化玻璃,显示出糖分子中锁有多少能量。在人体中,这种能量的释放要慢得多,但原理是一样的。

使用

早期人类首先利用火来取暖,然后烹调食物,这种做法可以杀死有害微生物和寄生虫。工业革命依赖于燃料的燃烧--最初是木材,然后是煤和石油等化石燃料--以提供熔炼金属所需的热量。今天,燃烧被用来发电和制造大量的化学品和产品,而内燃机也利用化石燃料的快速燃烧来提供动能,为汽车和其他车辆提供动力。

  • 发表于 2022-02-09 17:03
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  • 分类:科学

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