Láng

Láng - égés és elektromos kisülések során keletkező forró gáznemű közeg , amely nagyrészt részben ionizált részecskékből áll, és amelyben a közeget alkotó részecskék kémiai kölcsönhatásai és fizikai-kémiai átalakulásai (beleértve az üzemanyagot, az oxidálószert, a szennyező részecskéket, kölcsönhatásuk termékeit) megtörténik). Intenzív sugárzás (UV, IR, a spektrum látható része - "izzás") és hőleadás kíséri .

Az orosz nyelvben nincs egyértelmű szemantikai elválasztás a láng és a tűz szavak között, azonban a "tűz" szót hagyományosan az égési folyamatok leírásával társítják , míg a láng általánosabb használatú, beleértve az égéshez nem kapcsolódó folyamatokat is: villámlás , elektromos ív, vákuumlámpák izzása és így tovább.

A tudományos irodalomban néha a lángot „hideg / alacsony hőmérsékletű plazmának” nevezik, mivel lényegében egy kis mennyiségű töltéssel (általában legfeljebb ± 2-3) termikusan ionizált részecskékből álló gáz. , míg a magas hőmérsékletű plazmát halmazállapotnak nevezzük, amelyben az atommagok és elektronhéjaik külön-külön léteznek.

A lángközeg töltött részecskéket ( ionokat , gyököket ) tartalmaz, amelyek meghatározzák a láng elektromos vezetőképességét és az elektromágneses mezőkkel való kölcsönhatását. Ezen az elven épülnek fel azok az eszközök, amelyek elektromágneses sugárzás segítségével képesek tompítani a lángot, elszakítani az éghető anyagoktól vagy megváltoztatni az alakját [1] .

Láng színe

A láng színét a tüzelőanyag-molekulák és a levegő oxigénje közötti kémiai reakció eredményeként létrejövő különféle gerjesztett (töltött és töltetlen) részecskék elektronikus átmeneteinek (például hősugárzás) sugárzása határozza meg, valamint termikus disszociáció eredménye. Különösen a szén tüzelőanyag levegőben történő égetésekor a láng kék része a CN ± n részecskék sugárzásának , a vörös-narancs rész a C 2 ± n részecskék és korommikrorészecskék sugárzásának köszönhető. Az égési folyamat során keletkező egyéb részecskék (CH x ± n , H 2 O ± n , HO ± n , CO 2 ± n , CO ± n ) és bázikus gázok (N 2 , O 2 , Ar) sugárzása láthatatlan az emberi szem spektrumának UV és IR részeit. Ezenkívül a láng színét erősen befolyásolja magában a tüzelőanyagban, az égők, fúvókák és így tovább, különféle fémek, elsősorban nátrium vegyületei. A spektrum látható részén a nátrium sugárzása rendkívül intenzív, és a láng narancssárga színéért felelős, míg egy kicsit ritkábban előforduló kálium sugárzása gyakorlatilag megkülönböztethetetlennek bizonyul a háttérben (hiszen a legtöbb élőlény sejtjeikben K + / Na + csatornák vannak, a növényi vagy állati eredetű széntüzelőanyagban átlagosan 2 káliumatom van 3 nátriumatomonként).

Láng hőmérséklete

• A legtöbb szilárd anyag gyulladási hőmérséklete 300 °C.
• Égő cigarettában a láng hőmérséklete > 900 °C [2] .
• A láng hőmérséklete 750–1400 °С; míg 300°C a fa gyulladási hőmérséklete, a fa égési hőmérséklete pedig körülbelül 500-800°C.
• A propán-bután égési hőmérséklete 800-1970 °С.
• A kerozin lángjának hőmérséklete  800 °C, tiszta oxigén környezetben  - 2000 °C.
• A benzin égési hőmérséklete  1300-1400 °C.
• Az alkohol lánghőmérséklete nem haladja meg a 900 °C-ot.
• A magnézium égési hőmérséklete  2200 °C; a sugárzás jelentős része az UV tartományba esik.

A legmagasabb ismert égési hőmérsékletek: dicianoacetilén C 4 N 2 5'260 K (4'990 °C) oxigénben és 6'000 K (5'730 °C) ózonban [ 3] ; cianogén (CN) 2 4'525 °C oxigénben [4] .

Mivel a víznek nagyon nagy a hőkapacitása , a hidrogén hiánya az üzemanyagban kiküszöböli a vízképződés hőveszteségét, és lehetővé teszi a magasabb hőmérséklet kialakítását.

Osztályozás

A lángokat a következők szerint osztályozzák:

• éghető anyagok halmazállapota: gáznemű, folyékony, szilárd és aerodiszperz reagensek lángja;
• sugárzás: világító, színes, színtelen;
• az üzemanyag-oxidáló környezet állapota: diffúzió, előkevert közeg (lásd alább);
• a reakcióközeg mozgásának jellege: lamináris, turbulens, pulzáló;
• hőmérséklet: hideg , alacsony hőmérséklet, magas hőmérséklet;
• terjedési sebességek: lassú, gyors;
• magasság: rövid, hosszú;
• vizuális észlelés: füstös, átlátszó, színes.

A lamináris diffúziós láng kúpjában 3 zóna (héj) különböztethető meg:

1. sötét zóna (300-350 °C), ahol az égés nem következik be oxidálószer hiánya miatt;
2. világító zóna, ahol az üzemanyag hőbomlása és részleges égése megtörténik (500-800 ° C);
3. egy alig világító zóna, amelyet a tüzelőanyag bomlástermékeinek végső elégése és a maximális hőmérséklet (900-1500 ° C) jellemez.

A láng hőmérséklete az éghető anyag természetétől és az oxidálószer betáplálásának intenzitásától függ.

A lángterjedés előre kevert közegben (zavartalanul) a lángfront minden pontjáról a lángfelület normálja mentén történik: az ilyen normál lángterjedési sebesség (NSRP) értéke az éghető közeg fő jellemzője. A lehető legalacsonyabb lángsebességet képviseli. Az NSRP értékei különböznek a különböző éghető keverékeknél - 0,03 és 15 m/s között.

A lángok valós gáz-levegő keverékeken keresztüli terjedését mindig bonyolítják a gravitáció, a konvektív áramlások, a súrlódás stb. miatti külső zavaró hatások. Ezért a valódi lángterjedési sebesség mindig eltér a normáltól. Az égés természetétől függően a láng terjedési sebessége a következő értéktartományokkal rendelkezik: deflagrációs égésnél - 100 m/s-ig; robbanásveszélyes égés során - 300-1000 m / s; detonációs égéssel - 1000 m/s felett.

Oxidáló láng

A láng felső, legforróbb részén található, ahol az éghető anyagok szinte teljesen égéstermékekké alakulnak. A lángnak ebben a régiójában oxigéntöbblet és tüzelőanyaghiány van, ezért az ebbe a zónába helyezett anyagok intenzíven oxidálódnak .

Helyreállító láng

A lángnak ez a része a láng középpontjához legközelebb vagy közvetlenül alatta. A láng ezen a részén sok tüzelőanyag és kevés oxigén van az égéshez, ezért ha oxigént tartalmazó anyagot vezetnek be a láng ebbe a részébe, akkor az oxigént eltávolítják az anyagból.

Ezt a bárium-szulfát BaSO 4 redukciós reakciójának példájával szemléltethetjük . Platina hurok segítségével BaSO 4 -et veszünk, és egy alkoholégő lángjának redukáló részében felmelegítjük. Ebben az esetben a bárium-szulfát redukálódik, és bárium-szulfid BaS képződik. Ezért a lángot helyreállítónak nevezik .

A láng színe több tényezőtől függ. A legfontosabbak: hőmérséklet , mikrorészecskék és ionok jelenléte a lángban , amelyek meghatározzák az emissziós spektrumot .

Alkalmazás

A lángot (oxidáló és reduktív) az analitikai kémiában használják , különösen színes gyöngyök előállítására ásványok és kőzetek gyors azonosítására , beleértve a terepen is, fúvócső segítségével .

Láng nulla gravitációban

Olyan körülmények között, ahol a szabadesés gyorsulását centrifugális erő kompenzálja, például a Föld pályáján repülve, az anyag égése némileg másképp néz ki. Mivel a gravitációs gyorsulás kompenzálva van, az Archimedes-erő gyakorlatilag nem létezik. Így a súlytalanság körülményei között az anyagok égése az anyag legfelszínén történik (a láng nem húzódik ki), és az égés teljesebb. Az égéstermékek fokozatosan egyenletesen terjednek a környezetben. Ez nagyon veszélyes a szellőzőrendszerekre. A porok is komoly veszélyt jelentenek , ezért az űrben sehol nem használnak por alakú anyagokat, kivéve a porokkal végzett speciális kísérleteket.

Légáramban a láng kihúzódik, és ismerős alakot ölt. A gázégők lángja a gáz súlytalan körülmények közötti nyomása miatt kifelé sem különbözik a szárazföldi égéstől.

• Láng a súlytalanságban

Lásd még

• Égés , beleértve a lángmentes égést is.
• Tűz
• Pirokémiai elemzés  - módszerek a kémiai elemek kimutatására a láng különböző színezése alapján.

Irodalom

Tideman B. G., Stsiborsky D. B. Az égés kémiája. - L. , 1935.

Jegyzetek

1. ↑ Popular Mechanics Magazin 106. szám, 2011. augusztus 18. o.
2. ↑ Baker, R.R. Hőmérséklet-eloszlás égő cigarettában  // Természet. - 1974. - T. 247 . - S. 405-406 . - doi : 10.1038/247405a0 .
3. ↑ Kirshenbaum, Kr. u. A. V. Grosse (1956. május). "A szén-szubnitrid égetése, NC4N és kémiai módszer folyamatos hőmérsékletek előállítására 5000-6000 K tartományban". Az American Chemical Society folyóirata. 78 (9): 2020. doi:10.1021/ja01590a075
4. ↑ Thomas, N.; Gaydon, A. G.; Brewer, L. (1952). "Cianogén lángok és az N2 disszociációs energiája". The Journal of Chemical Physics. 20 (3): 369–374. Irodai kód: 1952JChPh..20..369T. doi:10,1063/1,1700426.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4154542-4 J9U : 987007535924305171 LCCN : sh85048979