Égéselmélet
Szabadentalpia nyomásfüggése
p
p
nRT p G ( p, T ) − G ( p , T ) = ∫ Vdp = ∫ dp = nRT ln Θ p p pΘ pΘ Θ
Mi az a tűzoltó autó?
A tűz helye a világban
Égés, tűz Égés: – kémiai jelenség – a levegő oxigénjével történő egyesülés (oxidáció), amely a szerves anyagokat visszafordíthatatlan folyamattal elbomlasztja – füst és/vagy láng által kísért hőkibocsátás jelzi
Tűz: – fizikai jelenség – nem rendeltetésszerű égés – gyors égés, amely időben és térben szabályo-zatlanul terjed
A kémiai reakció feltételei: - kémiai potenciál - hatásos ütközés - aktiválási energia Az égés feltételei: - éghető anyag - égést tápláló közeg - gyulladási hőmérséklet (gyújtóforrás)
Az égés feltételei Éghető anyag: azok az anyagok, amelyek oxigénnel hőfejlődés mellett egyesülnek.
Égést tápláló közeg (oxigén, levegő): levegő 21 %-a oxigén - égéshez elegendő 18-14%: tökéletlen; 10% alatt: megszűnik az égés 1kg fa elméleti levegő szükséglete 5,9kg vagy 4,5m3
Gyulladási hőmérséklet: anyagtól függően különböző hőmennyiségre, gyulladási hőmérsékletre van szükség
Ha az égés három feltétele adott egy időben és egy helyen, akkor tűz keletkezik.
égési háromszög
Hőátadási formák Égés terjedésének feltétele: képződő hőmennyiség továbbjut a még nem égő részekhez
Hőterjedés, hőátadás: két különböző hőmérsékletű test kapcsolata → hőkicserélődés melegebb test hőt ad le hidegebb test hőt vesz fel
Háromféleképpen történhet.
Hőátadási formák - Hővezetés hő az anyagon belül a melegebb helyről a hidegebb felé terjed anyagáramlás nem jön létre anyagban a molekulák/atomok rendezett mozgást nem végeznek rendezetlen hőmozgásuk energiáját ütközések, rezgések útján a szomszédos részecskéknek adják át hő a testben részecskéről részecskére terjed anélkül, hogy a közeg vándorolna anyaghoz kötött - légüres térben nem jöhet létre Jó hővezetők: - fémek. Rossz hővezetők (jó hőszigetelők): - fa, - porcelán.
Hőátadási formák - Hőáramlás folyadékokra és gázokra jellemző hőenergiát a közeg részecskéi viszik magukkal anyagáramlással jár folyadékok és gázok sűrűsége melegítés hatására csökken, ezért a kialakuló felhajtóerő hatására felfelé áramlanak a teljes hő-kiegyenlítődésig tart nemcsak hőenergiát, hanem égésterméket (füstgáz, korom) is képes elszállítani
Hőátadási formák - Hősugárzás a testek közötti tér észrevehetően nem melegszik fel közvetítő közegként anyag nem szükséges tulajdonképpen elektromágneses sugárzás a test által kibocsátott energia rohamosan nő a hőmérséklettel a fekete és durva felületű testek több energiát nyelnek el és sugároznak ki, mint a fényes, sima felületek kisugárzott energia sorsa: - visszaverődik, - elnyelődik, - áteresztődik. pl.: a Nap melege a Földre
Hőátadási formák – pl. fűtés fűtőtest falán át vezetéssel jut el a vele érintkezésben levő levegőhöz levegő áramlás révén melegszik fel szobában levő tárgyak: közvetlenül a fűtőtesttől sugárzás útján cirkuláló levegőtől vezetés útján
Égési folyamat részfolyamatai 1. anyag fokozatos felmelegedése 2. éghető anyag termikus bomlása (pirolízis)
3. meggyulladás (anyag tulajdonságaitól függ) 4. az égés maga 5. égés tovaterjedése (sebessége az éghető anyag minőségétől függ)
Az égés fajtái Égés sebessége alapján: - lassú égés: izzás (lineáris terjedésű égés) - 1 mm/sec - normál égés: szilárd éghető anyagok - 1 cm/sec - gyors égés: éghető folyadékok és gázok - 1 dm/sec - detonáció: éghető gázok és folyadékok - 100-1000 m/sec Égés körülményei alapján: - tökéletes égés: megvan a levegő megfelelő oxigén tartalma csak CO2 és H2O keletkezik – ezek nem égnek tovább - tökéletlen égés: minden, ami nem tökéletes égés amikor nincs meg a levegő megfelelő oxigéntartalma égés során további éghető anyagok keletkeznek (CO, H2) megfelelő körülmények között továbbégésre képesek
Az égés fajtái Éghető anyag és az oxigén eloszlása alapján: - diffúz égés: az égés során diffundál be a levegő oxigénje a lángtérbe - kevert égés: a begyulladás előtt az éghető anyag össze van keveredve a levegő oxigénjével, a keverék robbanásszerűen ég el Külső megjelenés alapján: - lánggal égés: éghető folyadékok, éghető gázok jellemzője - parázzsal égés: szilárd anyagok jellemzője - lánggal és parázzsal égés: legtöbb szilárd anyag jellemzője
Lángok rétegek: - előmelegítés: alacsony hőmérséklet (600°C) éghető gőzök és gázok - reakció: tökéletlen égés égéstermékek képződése szabad elemi szén keletkezése - égéstermékek: tökéletes égés max. hőmérséklet (1300°C) méret: - nagy O2 diffúzió → lángtérfogat ↓, hőmérséklet ↑ - nagy éghető anyag diffúzió → térfogat ↑, hőmérséklet ↓
Lángok színe anyag összetételétől (O2, C2, H2 százalékos arányától) függ O2 tartalom ↑ → képződő szabad szén ↓ = fényerő ↓ Sokféle lehet: - színtelen (pl.: CO) - sötétsárga (pl.: fa) - kék (pl.: CH2) - egyéb: Na, K - vörös P - fehér S - zöld
