احتراق



احتراق
احتراق

• احتراق یک واکنش گرمازا است انرژی را به شکل گرما و نور آزاد می کند.
• هنگامی که سوخت دچار احتراق کامل می شود، حداکثر مقدار انرژی را آزاد می کند،

احتراق کامل

واکنش های شیمیایی احتراق کامل در مقدار کافی اکسیژن صورت می گیرد. لذا وقتی به مقدار کافی اکسیژن رسانی وجود نداشته باشد، واکنش احتراق ناقص اتفاق می افتد.
• احتراق کامل اکسیژن با سوخت (هیدرو کربن ها) واکنش می دهد و دی اکسید کربن و بخارآب تولید می کند. لازم به ذکر است این هیدرو کربنها بدون ناخالصی هستند.

2C8H18 + 25O2 —–>18CO2 + 16H2O



• معمولا احتراق کامل با شعله آبی مشخص می شود و این به این معناست که به حجم زیادی هوا نیاز داریم. البته هوایی که ما تنفس می کنیم فقط 21% اکسیژن دارد.

احتراق ناقص یا ناقص سوزی بنزین

احتراق کامل و ناقص
احتراق کامل و ناقص

احتراق ناقص زمانی اتفاق می افتد که تأمین هوا یا اکسیژن ضعیف باشد. آب هنوز تولید می شود اما مونوکسیدکربن و کربن به جای دی اکسید کربن تولید می شوند و کربن به صورت دوده آزاد می گردد. مونوکسیدکربن یک گاز سمی است و این یکی از دلایل ترجیح احتراق کامل به احتراق ناقص است.
به طور کلی احتراق ناقص به دلیل واکنش ضعیف بین هوا و بنزین و زمان، دمای ناکافی است.
احتراق، یا سوختن بنزین، یک واکنش شیمیایی اکسایش گرمازایی در دمای بالا بین سوخت (کاهنده) و اکسیدانی است که معمولاً اکسیژن اتمسفر است و در آن مخلوطی با عنوان دود، محصولات اکسید شده و اغلب گازی تولید می شود و وقتی این اتفاق می افتد که شعله یک شاخص مشخصه واکنش باشد و برای شروع احتراق باید بر انرژی فعال سازی غلبه کند ( به عنوان مثال، با استفاده از یک کبریت روشن برای روشن کردن آتش )، گرما حاصل از شعله ممکن است انرژی کافی را برای خود پذیری واکنش فراهم کند.
احتراق اغلب توالی پیچیده ای از واکنش های بنیادی است. سوختهای جامد مانند چوب و زغال سنگ ابتدا برای تولید سوختهای گازی تحت تولید گازهای گرمایی قرار می گیرند که پس از احتراق گرمای مورد نیاز برای تولید بیشتر آنها تأمین می شود. احتراق اغلب به قدری گرم است که نور رشته ای به شکل درخشان یا شعله تولید می شود. یک نمونه ساده را می توان در احتراق هیدروژن و اکسیژن به بخار آب مشاهده کرد، واکنشی که معمولاً برای سوخت موتورهای موشکی استفاده می شود. این واکنش 242 کیلوژول بر میلی مول گرما آزاد می کند و آنتالپی را بر این اساس کاهش می دهد (در دما و فشار ثابت).

واکنش شیمیایی احتراق ناقص

• احتراق ناقص نیز واکنشی بین اکسیژن و سوخت است که محصولات این واکنش مونوکسیدکربن، آب و کربن هستند.
4CH4 + 5O2 —>2CO + 8H2O + 2C
• احتراق ناقص زمانی اتفاق می افتد که واکنش احتراق، بدون تأمین کافی اکسیژن رخ دهد.
• احتراق ناقص اغلب نامطلوب است زیرا نسبت به احتراق کامل انرژی کمتری آزاد می کند و مونوکسیدکربن تولید می کند که یک گاز سمی است.
• احتراق ناقص همچنین می تواند کربن خالص (دوده) تولید کند که نا منظم است و می تواند در اگزوزها جمع شود.
• احتراق ناقص با شعله نارنجی رنگ مشخص می شود.
احتراق یک سوخت آلی در هوا همیشه گرمازا است زیرا پیوند دوتایی در O2 بسیار ضعیف تر از سایر پیوندهای دوتایی یا جفت پیوندهای منفرد است، بنابراین تشکیل پیوندهای قوی تر در محصولات احتراق CO است.
2O منجر به آزاد شدن انرژی می شود. انرژی پیوندها در سوخت فقط یک نقش جزئی را بازی می کنند، زیرا آنها شبیه به محصولات احتراق هستند. به عنوان مثال، مجموع انرژی پیوند CH4 تقریباً مشابه CO است.
گرمای احتراق تقریباً 418 کیلوژول در هر مول 2O مصرف شده در واکنش احتراق است و می توان آن را از ترکیب اولیه سوخت تخمین زد.

احتراق ترمودینامیکی

احتراق بدون کاتالیزاسیون در هوا به دمای نسبتاً بالایی نیاز دارد. احتراق کامل در مورد سوخت استوکیومتری است، جایی که سوخت باقیمانده وجود ندارد و در حالت ایده آل، هیچ اکسید کننده باقی نمی ماند. از نظر ترمودینامیکی، تعادل شیمیایی احتراق در هوا به طور عمده در کنار محصولات است.
با این حال، دستیابی به احتراق کامل، تقریباً غیرممکن است، زیرا تعادل شیمیایی لزوماً حاصل نشده است، یا ممکن است حاوی محصولات نسوخته مانند مونوکسیدکربن، هیدروژن و حتی کربن (دوده یا خاکستر) باشد.
بنابراین، دود تولید شده معمولاً سمی است و حاوی محصولات نسوخته یا تا حدی اکسید شده است. هرگونه احتراق در دمای بالا در هوای جوی، که 78 درصد ازت است، مقادیر کمی از چندین اکسید نیتروژن ایجاد می کند، زیرا احتراق نیتروژن در دماهای بالا ترمودینامیکی مطلوب است، اما در دماهای پایین مضر است .

موتور احتراق داخلی چگونه کار می کند؟

همه ما می دانیم که اکثر اتومبیل ها و کامیون ها با سوخت کار می کنند. اکنون برخی از وسایل نقلیه نیز با برق کار می کنند. اما بیشتر اوقات، بیشتر وسایل نقلیه با سوخت های فسیلی مانند بنزین یا گازوئیل کار می کنند. این سوخت ها در داخل یک موتور سوزانده می شوند. به همین دلیل به آن موتور احتراق داخلی گفته می شود. احتراق نوعی واکنش است که گرما می دهد.
در موتور خودردها، سوخت در یک فضای کوچک و بسته قرار می گیرد. سپس، مشتعل می شود. سوخت مشتعل با سوزاندن گازهایی که به سرعت در حال انبساط هستند مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. به یک انفجار فکر کنید. با به راه انداختن صدها مورد از این انفجارهای کوچک در هر دقیقه، موتور خودرو قادر است پیستون ها را به سمت بالا و پایین حرکت دهد. این توسط میل لنگ که ماشین را حرکت می دهد به حرکت چرخشی تبدیل می شود.
میزان کیفیت هوا، اندازه گیری آلاینده موجود در هوا می باشد، بنابراین وقتی گاز ها از طریق لوله اگزوز در اتومبیل (لوله خروجی)، از موتور خارج می شوند، می تواند تاثیر زیادی در کیفیت هوایی که ما در آن تنفس می کنیم داشته باشد وبعد در فضا (جو) اضافه می شوند.

سه آلاینده سمی شناخته شده که محصول احتراق ناقص هستند چیست؟

این محصولات شامل: الف) مونوکسیدکربن ب) هیدروکربن های نسوخته ج) اکسید های نیتروژن می باشند که علاوه بر این موارد نام برده شده سمی، می‌توان به مقادیری اکسید های سولفور و ذرات معلق نیز اشاره نمود.
مونوکسیدکربن( CO2): گازی است که براثر سوختن ناقص کربن به وجود می‌آید. این گاز بسیار سمی است اما رنگ و بوی خاصی ندارد بنابراین با حس های بدنی قابل تشخیص نیست به همین دلیل کربن مونوکسيد قاتل نامرئی نامیده می‌شود. میل ترکیبی کربن مونوکسید با هموگلوبین خون حدود ۲۵۰ برابر بیشتر از میل ترکیب گاز اکسیژن است. در خون انسان حدود پنج درصد کربن مونوکسید وجود دارد اما اگر این مقدار به ۲۰ درصد برسد باعث مرگ خواهد شد.
– NO : در جریان احتراق از ترکیب ازت و اکسیژن هوا در درجه حرارت بالا و به خصوص در موتور های احتراق داخلی تشکیل می گردد و پس از ورود به هوا به سرعت تبدیل به NO2 می شود.
– HC : انتشار زیاد همیشه نشانه ای از احتراق ضعیف سخت است.

 

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *