توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    سه روش برای تولید گرما جهت شروع سوختن

    دسته بندی :
    1. اسک 98
    2. مطالب سایت
    2789بازدید

    سه روش برای تولید گرما جهت شروع سوختن را از سایت اسک 98 دریافت کنید.

    درس دوم علوم

    نکته : همه ی مواد انرژی شیمایی ذخیره شده دارند ؛ به طوری که در اثر تغییرهای شیمیایی و فیزیکی انرژی آن ها تغییر می

    کند .

    1. تغییرات در چه صورتی فیزیکی محسوب می شوند ؟ چند تغییر فیزیکی مثال بزنید . در تغییرات فیزیکی نوع ذرات)اتم ها و

    مولکول ها( تغییر نمی کند بلکه تغییرات در سرعت ، فاصله ، جنبش و ... ذرات نسبت به هم است. به عبارت دیگر تغییرات

    فیزیکی تغییرای هستند که تغییراتی که در آن ها شکل ، اندازه وحالات مواد تغییر می کند اما نوع وجنس آن تغییر نمی کند. به

    عنوان مثال : انجماد ، شکستن ، تبخیر ، اره شدن و...

    1. تغییرات در چه صورتی شیمیایی محسوب می شوند ؟ چند تغییر شیمیایی مثال بزنید . تغییراتی که در آن علاوه برشکل و

    حالت مواد نوع مولکول ها نیز تغییر می کند و یا به عبارت دیگر تغییری که طی آن از یک یا چند ماده ، ماده یا مواد شیمیایی

    تازه ای به وجود می آید. به طور مثال : سوختن مواد ، زنگ زدن آهن و فاسد شدن گوشت

    نکته : در زندگی روزانه ، شاهد تغییر های شیمیایی زیادی در اطراف خود هستیم که بعضی از آن ها مفید و برخی مضر هستند .

    1. چند تغییر شیمیایی مضر مثال بزنید . ترش شدن شیر ، فاسد شدن مواد غذایی ، سوختن جنگل ، زنگ زدن آهن ، فرسوده

    شدن وسایل و قطعات

    1. چرا ترش شدن شیر یک تغییر شیمیایی مضر است ؟ زیرا شیر ترش شده قابل خوردن نیست و باعث هدر رفتن انرژی و

    هزینه می شود .

    1. چند تغییر شیمیایی مفید مثال بزنید . پختن غذا ، سوخت سوخت ها و تولید انرژی مورد نیاز انسان ، تهیه ماست از شیر

    6. چرا پختن غذا یک تغییر شیمیایی مفید است ؟ زیرا کمک می کند تا هضم غذا در بدن ما آسان تر انجام شود .

    نکته : تغییرهای شیمیایی چهره روستاها ، شهرها و مناظر طبیعی را با گذشت زمان تغییر می دهد .

    نکته : تغییرات ) فیزیکی و شیمیایی ( بر حسب میزان انرژی قبل و بعد از تغییر به دو دسته تغییرات گرماگیر و گرماده طبقه

    بندی می شوند .

    1 . به چه تغییراتی گرماگیر گفته می شود ؟ چند تغییر گرماگیر مثال بزنید . تغییراتی که انجام آنها با گرفتن انرژی ) گرما (

    همراه می باشد . مثل : ذوب ، تبخیر ، تجزیه اکسید جیوه

    1 . به چه تغییراتی گرماده گفته می شود ؟ چند تغییر گرماده مثال بزنید . تغییراتی که انجام آنها با آزاد شدن انرژی ) گرما ، نور

    ،صوت و...( همراه می باشد . مثل : انجماد ، سوختن مواد و انفجار باروت

    9. چگونه می توان نشان داد که در یک تغییر شیمیایی انرژی آزاد یا مصرف می شود ؟ با اندازه گیری دما ، قبل و بعد از انجام

    واکنش ؛ در صورتی که دما ، بعد از انجام واکنش افزایش یابد ، در این تغییر انرژی آزاد شده است و تغییر گرماده است . اما اگر

    دما بعد از انجام واکنش کاهش پیدا کند ، این تغییر با برای انجام شدن ، انرژی مصرف کرده است و گرماگیر می باشد .

    12 . چگونه می توان تغییرات شیمیایی را از تغییرات فیزیکی تشخیص داد ؟هر تغییر شیمیایی با نشانه ای همراه است است که

    با کمک آن ها می توان تغییرات شیمیایی را از تغییرات فیزیکی متمایز نمود. این نشانه حاکی از تشکیل یک ماده جدید می

    باشد.

    11 . برخی از نشانه های تغییرات شیمیایی را نام ببرید و برای هر یک مثالی بزنید . 1( ظهور یک رنگ جدید مثال : با قرار دادن

    میخ آهنی در محلول کات کبود ، لایه ای از رسوب کات کبود بر روی میخ قرار می گیرید و روکشی قهوه ای رنگ بر روی

    میخ مخصوصاً قسمت تیز آن قرار می گیرد. 1( تشکیل یک ماده جامد . مثال با افزودن سرکه به شیر پس از مدتی شیر می

    بندد و به حالت لخته در می آید. 1( تشکیل حباب هایی از گاز. مثال : با انداختن قرص جوشان در آب حباب های گار تشکیل

    می شود .

    نکته : برخی نشانه ها در هر دو نوع تغییر )فیزیکی و شیمیایی (مشاهده می شوند. برای تشخیص تغییر شیمیایی از تغییر

    فیزیکی باید به این نکته توجه کرد که در تغییرات فیزیکی ماده جدیدی تولید نمی شود ولی در تغییرات شیمیایی مواد جدیدی

    به وجود می آیند.

    11 . مشخص کنید هر یک از تغییرات زیر فیزیکی است یا شیمیایی ؟ با دلیل . الف ( تشکیل حباب در اثر جوشیدن آب :

    فیزیکی ، زیرا تنها آب از حالت مایع به حالت گاز تبدیل شده است . ب( تشکیل حباب در اثر باز کردن نوشابه : فیزیکی ، زیرا

    این گاز ماده جدیدی نیست بلکه تنها گازی که در نوشابه به صورت محلول در مایع بوده خارج می شود. ج ( تشکیل حباب پس

    از انداختن قرص جوشان در آب : شیمیایی زیرا قرص با آب واکنش داده است و حباب های گاز کربن دی اکسید از این واکنش

    تولید شده است.

    11 . چند نمونه از باکتری های مفید را نام ببرید . اَسِتو باکتری که سبب تبدیل انگور به سرکه می شود . لاکتوباسیل که سبب

    تبدیل شیر به ماست می شود . همچنین برخی از باکتری های مفید باعث تولید ماست پروبیوتیک می شوند .

    11 . چگونه می توان از انرژی شیمیایی مواد استفاده کرد ؟ با تبدیل انرژی شیمیایی به سایر انرژی ها ؛ به طور مثال در سوختن

    انرزی شیمیایی به گرما و نور تبدیل می شود . یا در باطری ها انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و سپس مورد

    استفاده قرار می گیرد .

    نکته : برای استفاده از انرژی شیمیایی مواد ، روش های مختلفی وجود دارد . یکی از این روش ها سوزاندن مواد است .

    11 . منظور از سوختن چیست ؟ سوختن چه کاربردهایی در زندگی دارد ؟ سوختن تغییری شیمیایی است که با تولید نور و گرما

    همراه است . از همین رو انسان ها برای گرم کردن خانه ها ، پختن غذا ، به حرکت در آوردن خودروها و کارهای بسیار دیگری

    ، موادی مانند چوب ، ذغال سنگ ، نفت ، گازوئیل و گاز طبیعی را می سوزانند .

    16 . چرا باید سوختن مواد را کنترل کرد ؟ زیرا در غیر این صورت نمی توانیم از انرژی شیمیایی آزاد شده ی آن ها به درستی

    استفاده کنیم . حتی گاهی ممکن است سوختن گسترش یابد ، به طوری که کنترل آن ها از دست ما خارج شود که در آن

    صورت خسارت های زیادی به بار می آورد . برای نمونه آتش سوزی در جنگل ها ، مزارع و کارخانه ها و ... نتیجه سوختن

    کنترل نشده است .

    11 . موارد لازم برای واکنش سوختن آن چیست ؟ برای سوختن نیاز به ماده سوختنی ، اکسیژن و گرما است .

    نکته : اگر یکی از سه مورد لازم برای سوختن موجود نباشد ، سوختن انجام نمی شود .

    11 . برای خاموش کردن آتش چه کارهایی می توان انجام داد ؟ برای خاموش کردن آتش باید یکی از موارد مورد نیاز برای

    سوختن را حذف کرد : الف ( دور نمودن مواد سوختنی از آتش یا حذف سوخت مانند قطع نمودن درختان در آتش سوزی جنگل

    ها یا بستن شیر گاز در منازل . ب ( جلوگیری از رسیدن اکسیژن یا حذف اکسیژن مانند ریختن ماسه و یا انداختن پتو بر روی

    آتش . پ ( سرد کردن آتش یا حذف گرما مانند ریختن آب بر روی آتش .

    19 . گازهای اصلی تشکیل دهنده ی هوا را با ذکر درصد نام ببرید . 1. نیتروژن ) 11 درصد ( 1. اکسیژن ) 11 درصد ( 1. آرگون

    2 درصد( / 2/9 درصد ( 1. کربن دی اکسید ) 21 (

    نکته : آب اکسیژنه یا هیدروژن پر اکسید مایعی بی رنگ ، بسیار سمی و به شدت سوزش آور است . در صنعت از محلول آب

    اکسیژنه در آب برای سفید کردن پارچه های رنگی و خمیر کاغذ و در بیمارستان ها برای ضد عفونی کردن زخم ها استفاده می

    شود . این محلول ها در بطری های تیره در آزمایشگاه ها و بیمارستان ها نگاه داری می شود . محلول آب اکسیژنه بر اثر گرما

    یا تابش نور به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود .

    12 . اجزای یک تغییر شیمیایی را نام برده و آن ها را توضیح دهید . واکنش دهنده و فرآورده ؛ درهر تغییر شیمیایی ماده یا مواد

    تازه ای بوجود می آید. به این ماده یا مواد جدید فرآورده های تغییر شیمیایی می گویند . موادی که آغاز کننده تغییر شیمیایی

    هستند. واکنش دهنده ها یا واکنش گرها گفته می شوند.

    نکته: پارافین به دسته ای از مواد به نام هیدروکربن ها تعلق دارد. هیدروکربن ها از دو عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شده اند.

    11 . واکنش سوختن شمع را بنویسید و اجزای واکنش را مشخص کنید . شمع از جنس پارافین است و در حضور شعله و

    اکسیژن می سوزد و گاز کربن دی اکسید ، بخار آب ، نور و گرما تولید می شود .

    در این تغییر شیمیایی گاز اکسیژن و شمع که دچار تغییر شیمیایی شده اند ، واکنش دهنده محسوب می شوند و بخار آب و گاز

    کربن دی اکسید که در اثر تغییر شیمیایی تولید می شوند ، فراورده واکنش محسوب می شوند .

    11 . چگونه بر اثر سوختن مواد ، گاز کربن مونوکسید تولید می شود ؟ در اثر سوختن چوب و گاز در فضای بسته یا اتاقی که در

    آن هوا جریان ندارد ، علاوه بر کربن دی اکسید و بخار آب ، گاز کربن مونوکسید نیز تولید می شود .

    11 . گاز کربن مونوکسید چه خطراتی دارد ؟ چگونه می توان از بروز این خطرات جلوگیری کرد ؟ کربن مونوکسید یک گاز بی

    رنگ ، بی بو و بسیار سمی و کشنده است . به طوری که هر گاه یک نفر به مدت چند دقیقه در معرض این گاز قرار بگیرد ،

    مسموم می شود و ممکن است بمیرد . از این رو همواره باید در اتاقی که شومینه و بخاری روشن است ، هوا جریان داشته باشد.

    به این منظور بهتر است پنجره ها را اندکی باز نگه دارید .

    نکته : سالیانه حدود 922 نفر از هموطنانمان قربانی گاز کربن مونوکسید می شوند .

    11 . انرژی فعال سازی را تعریف کنید . به حداقل انرژی لازم برای شروع یک واکنش شیمیایی گرماده انرژی فعال سازی می

    گویند.به طور مثال انرژی گرمایی لازم برای روشن شدن چوب کبریت بر اثر اصطحکاک حاصل می گردد.

    11 . برخی از روش هایی که می توان با آن ها گرمای لازم برای سوختن مواد ) انرژی فعالسازی ( را فراهم کرد را بنویسید .

    بیشتر اوقات از شعله برای تامین این گرما استفاده می شود ولی از روش های دیگری نیز می توان استفاده نمود . مثلاً از طریق

    اصطحکاک به عنوان مثال با اصطحکاک بین سرچوب کبریت و سطح کبریت . روش دیگر جرقه زدن است . مثلاً در موتور

    اتومبیل ها برای سوختن بنزین از جرقه ای که توسط شمع زده می شود ، استفاده می گردد . همچنین می توان از ضربه زدن

    نیز بهره برد؛ مثلاً برای انفجار باروت از ایجاد ضربه استفاده می شود .

    16 . چرا نباید هنگام پر کردن باک خودرو در پمپ بنزین از تلفن همراه استفاده کرد ؟ کارشناسان معتقدند هنگام مراجعه به

    پمپ بنزین یا گاز باید تلفن همراه را خاموش کرد و هیچ گونه تماسی با آن برقرار نکرد ، چراکه استفاده از این دستگاه ارتباطی

    در این مکان ها خطر انفجار را به همراه دارد . امواج الکترومغناطیس گوشی تلفن همراه به هنگام برقراری تماس، تشدید و

    پرتوان شده و احتمال انفجار در این مکان ها افزایش می یابد . کوچکترین اصطکاک در پمپ های بنزین ممکن است باعث بروز

    حادثه شود؛ چراکه بخار ناشی از بنزین در محل پمپ بنزین خاصیت اشتعال بسیار زیادی دارد .

    11 . بدن ما چگونه انرزی مورد نیاز برای انجام فعالیت هایش را به دست می آورد ؟ مواد غذایی نیز مانند مواد دیگر ، انرژی

    شیمیایی دارند . به طوری که با سوزاندن آن ها می توان گرما تولید کرد . انسان ها نیز انرژی مورد نیاز خود را برای راه رفتن ،

    فکر کردن ، کار کردن و ... با سوزاندن مواد غذایی که می خورند ، به دست می آورند .

    11 . کاتالیزگر را تعریف کنید . کاتالیزگرها موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند .

    19 . مثال هایی از تاثیر کاتالیزگر ها بر سرعت واکنش ها بنویسید . افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن آب اکسیژنه را

    افزایش می دهد به طوری که حباب های زیادی در آب اکسیژنه ایجاد می شود. بنابراین در این جا زنگ آهن کاتالزگرآب

    اکسیژنه محسوب می شود. خاک گلدان به عنوان کاتالیزگر عمل می کند و به سوختن حبه قند کمک می کند. آنزیم ها

    که به کاتالزیگر های زیستی معروف اند باعث سرعت بخشیدن به واکنش های درون بدن می شوند.

    12 . آنزیم چیست ؟ و چگونه باعث آزاد شدن انرژی مواد غذایی در بدن می شود ؟ در بدن موجودات زنده کاتالیزگرهای

    گوناگونی به نام آنزیم وجود دارند . آنزیم ها سبب می شوند تغییرات شیمیایی در بدن موجودات زنده سریع تر انجام شوند .

    گلوکز نیز در بدن موجودات زنده در حضور آنزیم با اکسیژن هوا ترکیب و ضمن آزاد کردن انرژی به کربن دی اکسید و بخار

    آب تبدیل می شود .

    11 . چرا سوزاندن سوخت های فسیلی و چوب باعث آلوده شدن هوا می شود ؟ در اثر سوختن این مواد گاز کربن دی اکسید

    تولید می شود . در نتیجه درصد کربن دی اکسید از مقدار طبیعی آن در هوا بیشتر می شود و هوا آلوده می گردد .

    11 . چگونه می توان یک باطری ساده ساخت و از انرژی شیمیایی مواد سازنده باطری استفاده کرد ؟ اگر فلزهای مس و آهن را

    در شرایط مناسب به طور غیر مستقیم به یکدیگر متصل کنیم ) مثلاً تیغه آهنی و مسی را در لیمو قرار می دهیم و آن ها را به

    صورت سری به لامپ وصل می کنیم ( ، می توانیم انرژی الکتریکی تولید کنیم . در واقع ما یک باطری ساخته ایم که با تغییر

    های شیمیایی که در آن رخ می دهد ، انرژی شیمیایی مواد به شکل جریان الکتریکی آزاد می شود .

    نکته : در خودرو ، تلفن همراه و ساعت انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی ، نورانی و ... تبدیل می شود .

    11 . برای شناسایی گازهای زیر چه روش هایی را می توان به کار برد ؟ . الف ( شناسایی گاز کربن دی اکسید: برای تشخیص

    گاز کربن دی اکسید از محلول صاف شده آب آهک استفاده می شود.این گاز محلول زلال و شفاف آب آهک را کدر و شیری

    رنگ می کند. ب ( شناسایی گاز اکسیژن : برای شناسایی گاز اکسیژن از کبریت نیمه افروخته استفاده می شود. زیرا کبریت

    نیمه افروخته در ظرف محتوی اکسیژن ، دوباره شعله ور می گردد. پ ( شناسایی گاز هیدروژن: برای شناسایی گاز هیدروژن

    کبریت افروخته ای را به ظرفی که محتوی گاز است نزدیک می کنیم. در صورتی که انفجار خفیفی رخ داد ،گاز موجود در آن

    ظرف هیدروژن می باشد .

    11 . انرژی شیمیایی چگونه می تواند باعث انجام کار گردد ؟ مثالی در این زمینه بنویسید . در صورتی تغییرات شیمیایی باعث

    حرکت اجسام شوند ، کار رخ می دهد . در واقع انرژی شیمیایی به انرژی حرکتی تبدیل می شود و باعث انجام کار می گردد .

    به طور مثال با انداختن یک قرص جوشان در یک ظرف و بستن درب ظرف بر اثر تولید گاز و ایجاد فشار ، قوطی به حرکت در

    خواهد آمد . تغییر شیمیایی انجام شده در این واکنش به صورت زیر است :

    گاز کربن دی اکسید + نمک ویتامین C + جوش شیرین

    منبع مطلب : erfanrezaei220.blogfa.com

    مدیر محترم سایت erfanrezaei220.blogfa.com لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    فرآیند احتراق یا سوختن — از صفر تا صد (+ دانلود فیلم آموزش گام به گام)

    مرورگر شما از این ویدیو پشتیبانی نمیکنید.

    واکنش‌های متوالی پیچیده گرمازا را بین یک ماده اکسنده یا اکسید کننده و سوخت که همراه با تولید گرما، نور یا هردو است و به شکل شعله نمایان می‌شود، «احتراق یا سوختن» (combustion) می‌نامند.

    فیلم آموزش فرآیند احتراق یا سوختن — از صفر تا صد (+ دانلود فیلم آموزش گام به گام)

    در واکنش سوختن کامل،‌ یک ماده با عامل اکسنده همانند اکسیژن یا فلوئور واکنش می‌د‌هد که محصولات واکنش، ترکیبی از هر دو یعنی ماده سوختنی و اکسنده خواهد بود. برای مثال واکنش‌های زیر طی سوختن مشاهده می‌شود:

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + گرما

    CH2S + 6F2 → CF4 + 2HF + SF6 + گرما

    مثالی ساده‌تر از سوختن را می‌توان به این شکل بیان کرد؛ جایی که هیدروژن و اکسیژن با هم واکنش می‌دهند و معمولا در موتورهای موشک از آن استفاده می‌شود:

    2H2 + O2 → 2H2O + گرما

    محصول این واکنش بخار آب است.

    بیشترین ماده اکسنده مورد استفاده برای سوختن در دنیا اکسیژن است که در هوای اطراف ما به وفور وجود دارد. ضمن اینکه در زمان استفاده از آن نیتروژن موجود در هوا نیز در هنگام واکنش حضور دارد؛ اما نیتروژن طبق واکنش زیر در آن دخالتی نمی‌کند:

    CH4 + 2O2 + 7.52N2 → CO2 + 2H2O + 7.52N2 + گرما

    همان‌طور که مشاهده می‌گردد منبع اکسیژن هوا است و درنتیجه بیشترین ماده تشکیل‌ دهنده گازهای خروجی حاصل از احتراق را نیتروژن به خود اختصاص می‌دهد.

    در واقعیت، واکنش‌های احتراق هیچ‌وقت کامل انجام نمی‌شوند. در گاز خروجی از سوختن کربن و ترکیبات کربنی ازجمله زغال‌سنگ،‌ هیدروکربن‌ها، چوب و … ترکیبات کربنی و کربن‌ سوخته نشده نیز وجود دارند. علاوه بر آن زمانی که اکسیژن از هوا وارد واکنش می‌شود، برخی از ترکیبات خطرناک نیتروژن (NOx) نیز بر اثر گرمای حاصل از سوختن و ترکیب با اکسیژن به وجود می‌آیند.

    انواع مختلف احتراق

    در این بخش به انواع سوختن از نظر سرعت احتراق، کامل یا ناقص بودن و .. اشاره می‌کنیم.

    احتراق سریع

    «احتراق سریع» (rapid combustion) نوعی از سوختن است که مقدار زیادی انرژی، گرما و شعله به سرعت در آن آزاد می‌گردد. این نوع احتراق معمولا با شعله همراه است و از آن در موتور ماشین‌ها و سلاح‌های «گرمافشاری» (Termobaric) (نوعی بمب یا سلاح است که در ابتدا توده‌ای از مواد آتش‌زا در شعاع انفجاری خود ایجاد می‌کند که با اکسیژن موجود در جو مخلوط می‌شود. سپس در مرحله بعد، این توده آتش می‌گیرد. به‌ نحوی‌ که تمام منطقه شعله‌ور شده را نابود می‌کند) استفاده می‌شود.

    احتراق یک واکنش جابه‌جایی دوگانه محسوب می‌گردد و این در حالی است که واکنش شیمیایی یک واکنش جابه‌جایی تکی در نظر گرفته می‌شود.

    احتراق آرام

    «احتراق آرام» (slow combustion) نوعی از سوختن است که در دمای پایین رخ می‌دهد. تنفس مثالی از این‌ گونه سوختن است. تنفس را می‌توان این گونه تعریف کرد: تبادل گازها بین موجود و محیطی که در آن زندگی می‌کند. با این تعریف دو نوع تنفس در موجودات زنده خواهیم داشت:

    در تنفس داخلی، تبادل گازها بین جریان خون و سلول‌های مجاور صورت می‌گیرد. خون طی عبور از میان بافت‌های بدن، تقریبا به اندازه ۵ تا ۷ ٪ از حجم خود، اکسیژن از دست می‌دهد و ۴ تا ۶ ٪ دی‌ اکسید کربن دریافت می‌کند. هنگامی که دما یا pH، افزایش پیدا می‌نماید، اکسیژن بیشتری به بافت‌ها می‌رسد.

    احتراق کامل

    در «سوختن کامل» (complete combustion) واکنش‌ دهنده (ماده سوختنی) به همراه اکسیژن می‌سوزد و تعداد محدودی محصول تولید می‌کند. زمانی که هیدروکربنی در قالب این احتراق قرار می‌گیرد، فقط دی‌اکسید کربن و آب تولید می‌شود. در حالتی که هیدروکربن یا هر نوع سوختی در هوا می‌سوزد، نیتروژن نیز در محصولات احتراق قرار می‌گیرد. اگر عناصری همچون کربن، نیتروژن، سولفور و آهن در واکنش شرکت کنند،‌ اکسید‌های معمول تشکیل می‌گردند. کربن باعث تولید کربن اکسید، نیتروژن باعث تولید نیتروژن اکسید، گوگرد باعث تولید سولفور اکسید و آهن باعث تولید آهن اکسید می‌شود.

    لازم به ذکر است که سوختن کامل تقریبا غیرممکن است. در واقعیت، وقتی‌ که فرایند سوختن اتفاق می‌افتد بسیاری از مواد مختلف تولید می‌شوند. برای مثال سوختن متان با هوا علاوه بر محصولات اصلی آب و دی‌ اکسید کربن، محصولات فرعی چون: کربن منو اکسید، هیدروکسیل، نیتروژن اکسید، هیدروژن و اکسیژن تک اتمی تولید می‌کند.

    احتراق متلاطم

    «احتراق متلاطم» (turbulent combustion) نوعی از سوختن است که با ویژگی جریان متلاطم شناخته می‌شود. مهم‌ترین استفاده از این نوع احتراق برای استفاده‌های صنعتی در توربین‌های گازی، موتورهای دیزلی و … است. از مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از احتراق متلاطم می‌توان به اختلاط بهتر سوخت و اکسنده با یکدیگر اشاره کرد.

    احتراق ناقص

    «احتراق ناقص» (incomplete combustion) زمانی رخ می‌دهد که اکسیژن کافی برای واکنش با سوخت (معمولا هیدروکربن) و تولید دی‌ اکسید کربن و آب وجود ندارد. همچنین وقتی آتش با استفاده از روش‌های خفه کردن و جذب گرمای آن خاموش گردد، احتراق ناقص اتفاق می‌افتد.

    زمانی که هیدروکربن در هوا می‌سوزد، واکنش سوختن کربن‌ دی‌ اکسید، آب، کربن منو اکسید، کربن خالص (به شکل دوده یا خاکستر) و بسیاری مواد دیگر همانند نیتروژن اکسید تولید می‌کند. معمول‌ترین نوع سوختن احتراق ناقص است که دامنه‌ی وسیعی از محصولات را تولید می‌نماید. در صورتی‌ که احتراق ناقص در خودرو رخ دهد، محصولات جانبی می‌توانند برای سلامت انسان‌ها و محیط‌ زیست بسیار مضر باشند.

    کیفیت احتراق را می‌توان با طراحی تجهیزات مربوطه همانند مشعل‌ها و موتورهای احتراق داخلی بهبود بخشید. برای بهبود بیشتر باید از تجهیزات کاتالیستی استفاده نمود. برخی از این تجهیزات همانند مبدل‌های کاتالیستی که در خودروها استفاده می‌شوند در اکثر کشورهای دنیا نیاز به مجوزهای زیست‌ محیطی دارند. برای رسیدن به استاندارد رهایش گاز‌های حاصل از سوختن در مقیاس صنعتی مثل نیروگاه‌های گرمایی نیز استفاده از مبدل‌های کاتالیستی مرسوم است.

    سوختن بدون شعله

    نوعی از سوختن را که هیچ‌گونه شعله‌ای ایجاد نمی‌کند و معمولا در سطح سوخت جامد در مجاورت اکسنده طی واکنشی ناهمگون رخ می‌دهد «سوختن بدون شعله» (Smoldering) می‌نامند.

    مهم‌ترین تفاوت بین سوختن بدون شعله و احتراق در این است که واکنش‌دهنده‌ها در سطح روی جامد به‌جای فاز گاز با یکدیگر واکنش می‌دهند. میزان گرمای آزاد شده و دمای سوختن در سوختن بدون شعله در مقایسه با انواع دیگر احتراق کمتر است.

    میزان دما و انرژی آزاد شده در سوختن بدون شعله و همراه با شعله به ترتیب ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و پنج کیلوژول انرژی بر هر گرم اکسیژن و ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و ۱۳ کیلوژول انرژی بر هر گرم اکسیژن خواهد بود. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که سرعت پیشروی سوختن بدون شعله کم و در حدود یک میلی‌متر بر ثانیه باشد در صورتی‌ که وقتی شعله وجود داشته باشد این سرعت تقریبا دو برابر خواهد بود. علی‌رغم ویژگی‌های یاد شده،‌ سوختن بدون شعله خطری جدی برای ایجاد حریق است.

    احتراق توسط اکسنده‌های دیگر

    معمولا زمانی که از احتراق سخن به میان می‌آید،‌ اکسیژن به‌ عنوان ماده اکسنده در نظر گرفته می‌شود؛ این در حالی است که اکسنده‌های دیگری نیز وجود دارند. دی نیتروژن اکسید ماده‌ای است که در موشک‌ و موتورهای اسپرت استفاده می‌شود و در دمای بالای ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد اکسیژن تولید می‌کند.

    فلوئور نیز عنصر اکسنده دیگری است که می‌تواند باعث احتراق و تولید محصولاتی با فلوئور (به‌ جای اکسیژن) شود. برای مثال مخلوط گازهای فلوئور و متان همانند مخلوط گازهای اکسیژن و متان قابل‌ انفجار است. ترکیب تری فلوراید کلر عاملی قوی‌تر و سریع‌تری از اکسیژن برای اشتعال سوخت به‌ حساب می‌آید.

    معادله شیمیایی

    معادله شیمیایی و استوکیومتری واکنش سوختن هیدروکربن با اکسیژن معمولا به شکل زیر است:

    برای مثال سوختن پروپان:


    معادله ساده‌شده و توضیحی سوختن هیدروکربن و اکسیژن:

    کربن دی‌ اکسید + آب + گرما → اکسیژن + سوخت

    اگر احتراق در هوای آزاد اتفاق بیفتد معادله متناظر برابر خواهد بود با:

    برای مثال سوختن پروپان:

    معادله ساده و توضیحی احتراق هیدروکربن در هوا برابر است با:

    نیتروژن + کربن دی‌ اکسید + آب + گرما → هوا + سوخت

    انواع سوخت‌ها

    در این قسمت خالی از لطف نیست به انواع سوخت‌ها نیز بپردازیم.

    سوخت‌های مایع

    احتراق سوخت‌های مایع در فشار اتمسفر در فاز گازی صورت می‌گیرد. در حقیقت بخار مایع می‌سوزد نه خود آن؛ بنابر این یک مایع زمانی آتش ‌می‌گیرد که دمایش از حد نصابی بالاتر باشد که به آن «نقطه اشتعال» (Flash Point) می‌گویند. نقطه اشتعال یک مایع کمترین دمایی است که می‌تواند با هوا مخلوط قابل‌ احتراق بسازد یا به‌ عبارتی‌ دیگر کمترین دمایی است که بخارهای کافی از سوخت در هوا برای شروع احتراق وجود دارد.

    سوخت‌های جامد

    احتراق سوخت‌های جامد تقریبا از سه مرحله مجزا تشکیل شده که فاز‌های مشترکی نیز دارند:

    زمانی این فاز رخ می‌دهد که سوخت تا حد نقطه اشتعال گرم شده و آتش می‌گیرد. گازهای قابل اشتعال در فرآیندی شبیه به تقطیر خشک رفتار می‌کنند.

    وقتی‌که مخلوط گازهای قابل اشتعال با اکسیژن شعله‌ور شد، انرژی به‌صورت گرما و نور متصاعد می‌گردد. شعله ایجاد شده معمولا قابل رویت است. انتقال حرارت از احتراق به سوخت جامد باقی‌ مانده باعث تولید بخارهای قابل اشتعال بیشتری خواهد گشت.

    زمانی که مقدار گازهای قابل اشتعال خروجی برای تداوم شعله کافی نباشد و دیگر سوخت به سرعت آتش نگیرد، احتراق وارد این فاز شده است. بعد از مدتی کمی نیز سوختن بدون شعله ادامه پیدا خواهد کرد.

    دما

    اگر شرایط کاملی برای احتراق همانند سوختن در شرایط آدیاباتیک (که نه گرمایی دفع و نه جذب شود) در نظر بگیریم، دمای احتراق آدیاباتیک را می‌توان اندازه‌گیری کرد. فرمولی که از آن دمای سوختن اندازه‌گیری می‌شود بر اساس قانون اول ترمودینامیک خواهد بود. با شرط آنکه تمامی گرمای حاصل از احتراق برای گرم کردن سوخت، هوا و محصولات سوختن استفاده گردد.
    در حالتی که سوخت فسیلی در هوا بسوزد، دمای سوختن به موارد زیر بستگی خواهد داشت:

    دمای سوختن آدیاباتیک که به دمای شعله آدیاباتیک نیز معروف است با مقدار گرمای بیشتر و دمای بیشتر سوخت و هوای ورودی افزایش می‌یابد و برای هر نسبت استوکیومتری هوا به سوخت مقداری ثابت خواهد بود.

    دمای سوختن آدیاباتیک در دمای متعارفی سوخت و هوا و نسبت λ = 1.0 برای زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی به ترتیب برابر با ۲۲۰۰، ۲۱۵۰ و ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است.

    در محیط‌های صنعتی که احتراق به‌ صورت گسترده در آن‌ها انجام می‌شود مثل نیروگاه‌های تولید بخار، توربین‌های گازی و … معمول‌ترین راه برای بیان مقدار مصرف اکسیژن درصد اضافی آن علاوه بر نسبت استوکیومتری است. برای مثال درصد اضافی هوای سوختن برابر با ۱۵ درصد یعنی ۱۵ درصد هوا علاوه بر نسبت‌های استوکیومتری موردنیاز است.

    آنالیز

    در این بخش آنالیزی برای برخی سوخت‌های معمولی همچون کربن، هیدروژن، گوگرد، زغال‌سنگ، نفت و گاز زمانی که با هوا در نسبت استوکیومتری واکنش می‌دهند، انجام خواهد شد.

    برای انجام این آنالیز سوخت و هوا در دمای ورودی ۲۹۸ درجه کلوین و فشار مطلق یک اتمسفر قرار دارند و سوختن کامل و بدون هیچ‌گونه هدر رفت گرما انجام خواهد شد. در طول احتراق مقادیر زیادی از انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها به شکل انرژی گرمایی آزاد می‌گردد.

    در این قسمت باید به مفهوم «آنتالپی» (Enthalpy) بپردازیم. در ترمودینامیک، آنتالپی به معنای انرژی کل سیستم است. این عدد نشان دهنده کمیتی مقداری است که انرژی حرارتی کل یک سیستم را نشان می‌دهد. برای سیستمی با حجم V و فشار P، آنتالپی برابر با مجموع انرژی درونی سیستم و حاصلضرب فشار در حجم آن است. معمولا در سیستم‌های شیمیایی، بیولوژیکی و یا فیزیکی، آنتالپی را به عنوان خاصیتی می‌بینند که در فرآیندی فشار ثابت اندازه‌گیری می‌شود.

    بنابراین برای اندازه‌گیری مقدار آنتالپی یک واکنش تفاوت انرژی گرمایی محصولات و فرآورده‌ها را در فشار ثابت می‌سنجند. آنتالپی سوختن نیز تفاوت آنتالپی سوخت و هوا با محصولات واکنش است که بر اساس دمای مرجع ۲۹۸ درجه کلوین اندازه‌گیری می‌شود.

    زمانی که مقدار آنتالپی واکنش‌ دهنده‌ها برابر با مقدار آنتالپی فرآورده‌های سوختن باشد، با حسابی ساده می‌توان متوجه شد که دمای به‌ دست‌ آمده، دمای سوختن آدیاباتیک خواهد بود؛ چراکه هیچ‌گونه جذب یا هدر رفت انرژی رخ نداده است.

    مقدار آنتالپی واکنش‌ دهنده‌ها و فرآورده‌های سوختن با افزایش دما تغییر می‌کند. شرایط فیزیکی برای واکنش‌ دهنده‌ها و محصولات سوختن بسیار مهم و برای محاسبات دقیق و موفق احتراق لازم است.

    شکل زیر نشان‌ دهنده آن است که چگونه آنتالپی واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌های سوختن با تغییرات دما مرتبط است.

    combustion
    نکته جالب و مهم این است که مقدار آنتالپی برای عناصر پایه احتراق همانند هیدروژن، کربن، گوگرد، اکسیژن، نیتروژن در شرایط ۲۹۸ درجه کلوین و فشار یک اتمسفر برابر با صفر در نظر گرفته می‌شود. همچنین خالی از لطف نیست که بدانیم مقدار آنتالپی گازهای ایده آل فقط به دمای آن‌ها بستگی دارد.

    علاوه بر دانستن ویژگی‌های فیزیکی محصولات و فرآورده‌های احتراق، اطلاع کامل از ترکیب دقیق سوخت و ماده اکسنده برای محاسبات الزامی است. برای سوخت‌های جامد و مایع، ترکیب سوخت بر اساس نسبت وزنی آن‌ها محاسبه می‌شود. در این آنالیز، گاز متان تنها گازی است که مورد استفاده قرار گرفته است و برای ساده نگه‌ داشتن کار ترکیب این گاز نیز بر اساس وزن اعلام می‌گردد. ترکیب اکسنده معمولا بر اساس مول بر حجم بیان خواهد شد.
    در جدول زیر ترکیب درصد برخی از سوخت‌ها را مشاهده می‌کنید.

    جدول زیر نشان‌دهنده ترکیب هوا است.

    مجددا بیان می‌شود که در این آنالیز احتراق، فقط نسبت‌های استوکیومتری در نظر گرفته‌ شده است.
    جدول سوم فرآورده‌های احتراق را بر اساس وزن نشان می‌دهد.

    جدول چهارم بیان‌کننده ترکیب فرآورده‌های گازی سوخت بر اساس مول است.

    زغال‌سنگ، نفت و گاز را در نظر می‌گیریم، در این میان زغال‌سنگ بیشترین مقدار کربن دی‌اکسید را بر اساس مول یا وزن تولید می‌کند.

    جدول پنجم دمای شعله آدیاباتیک، نسبت‌های استوکیومتری و «مقدار گرمای بیشینه» (higher heating value) سوخت را نشان می‌دهند. مقدار گرمای بیشینه سوخت همان مقدار گرمایی است که براثر سوختن مقدار مشخصی از سوخت آزاد می‌گردد.

    نکته: نسبت استوکیومتری مقدار هوایی است که برای سوختن کامل یک واحد سوخت استفاده می‌شود؛ بنابراین برای سوختن یک کیلوگرم کربن ۱۱.۴۴۴ کیلوگرم هوا در شرایط ایده آل لازم است.

    امروزه گرمایش جهانی کاملا قابل‌ لمس و مشهود شده که یکی از پایه‌های اصلی آن رهایش گاز دی‌اکسید کربن در هوا است. آنالیز با جزئیات و دقیقی که ارائه گردید می‌تواند به ایجاد راه‌حل‌ها و سناریوهای مختلف برای پیشبرد فنّاوری در جهت کاهش رهایش گاز دی‌اکسید کربن منجر شود.

    چنانچه به مطالبی از این دست علاقه‌مندید، پیشنهاد می‌کنیم به لینک‌های زیر نیز سر بزنید.

    ^^

    منبع مطلب : blog.faradars.org

    مدیر محترم سایت blog.faradars.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    asas

    : تولید گرما :

    مانند حل شدن كلسیم كلرید در آب
    همانطور كه گفته شد برخی نشانه ها در هر دو نوع تغییر مشاهده می شوند.
    مثلا هنگامی كه در نوشابه گاز دار را باز می كنید و یا هنگامی كه آب را حرارت می دهید هم حباب های گاز ظاهر می شوند اما در اینجا تغییر شیمیایی روی نداده است.

    اجزاء یك تغییر شیمیایی


    هنگامی كه آهن در هوای مرطوب قرار می گیرد آهن با اكسیژن هوا تركیب می شود و لایه قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی آن تشكیل می شود كه زنگ آهن یا اكسید آهن نام دارد.



    اگر فراورده واكنش فوق یعنی آهن اكسید با گاز ئیدروژن تركیب شود دو ماده جدید یعنی آهن و آب پدید می آیند.

    توجه: همیشه واكنش دهنده در سمت چپ واكنش و فراورده در طرف راست واكنش قرار دارد.


    سوختن: نوعی تغییر شیمیایی است كه طی آن یك ماده اشتعال پذیر كه ممكن است یك ماده آلی مانند گاز شهری (متان) و یا یك نافلز مانند گوگرد و یا یك فلز مانند منیزیم باشد به سرعت با اكسیژن تركیب می شود كه نتیجه آن تولید انرژی (گرما و نور) همراه با تركیبات اكسیژن دار است.


    انرژی + بخار آب + كربن دی اكسید ‹----------------------- اكسیژن + گاز متان
    انرژی + گوگرد دی اكسید ‹----------------------- اكسیژن + گوگرد
    انرژی + منیزیم اكسید ‹----------------------- اكسیژن + منیزیم

    سوختن:تند(احتراق):

    با نور و گرمای شدید همراه است مانند سوختن منیزیم و یا احتراق مواد منفجره


    كند(اكسایش):

    نور و گرمای محسوس ندارد. مانند اكسید شدن غذا در سلول های بدن- زنگ زدن آهن

    بد نیست بدانید كه گاهی بر اثر كمبود اكسیژن سوختن بصورت ناقص انجام می شود در این صورت علاوه بر كربن دی اكسید و بخار آب مقداری گاز سمی كربن مونوكسید (
    Co) هم تشكیل می شود.
    اگر مقدار اكسیژن باز هم كمتر شود مقداری دوده هم تشكیل می شود . دوده شكلی از كربن است كه بصورت گرد نرمی از سوختن ناقص مواد سوختنی حاصل می شود. از این فراورده فرعی سوختن، جهت تولید رنگ ، جوهر خودكار ، بارور كردن ابرها و نیز در صنعت لاستیك سازی استفاده می شود.

    الاكلنگ آتشین بسازید.دو سر یك شمع استوانه ای را صاف كرده، سوزن خیاطی بلندی را كاملا از وسط شمع عبور دهید .
    اكنون دو سر سوزن را روی دو پایه مثلا دو لیوان وارونه قرار دهید بطوری كه شمع بین دو لیوان قرار گیرد حالا دو طرف شمع را روشن كرده به حركت شمع توجه كنید . علت حركت شمع را
    تفسیر كنید.


    توجه داشته باشید كه برای وقوع تغییر شیمیایی احتراق همواره سه شرط لازم است این سه شرط را در نمودار مقابل كه به مثلث آتش معروف است می بینید.


    بدیهی است فقدان هر یك از شرایط از وقوع این تغییر شیمیایی جلوگیری می كند بنابراین هنگام ایجاد حریق به روش های مختلف:

    یكی از این شرایط را حذف می كنند این روشها عبارتنداز :

    الف) دور كردن مواد سوختنی از اطراف آتش (حذف سوخت) مثل بستن شیر گاز


    ب) دور كردن (حذف اكسیژن) مثل ریختن ماسه و یا انداختن پتو بر روی آتش


    ج) سرد كردن (حذف گرما) مثل پاشیدن آب بر روی آتش


    انرژی و تغییرات


    تغییرات گرماده : تغییراتی هستند كه با از دست دادن انرژی بصورت گرما همراهند در این گونه تغییرات انرژی واكنش دهنده ها بیشتر از انرژی فراورده هاست.



    تغییرات گرماگیر: تغییراتی هستند كه با گرفتن انرژی (گرما) همراهند در این تغییرات انرژی واكنش دهنده ها كمتر از فراورده هاست.

    سرعت واكنش های شیمیایی : واكنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.
    سرعت واكنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واكنش دهنده ها به بیان دیگر سرعت واكنش شیمیایی یعنی «تولید فراورده یا مصرف واكنش دهنده در واحد زمان»


    توجه داشته باشید كه هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واكنش) كمتر باشد سرعت واكنش بیشتر است.


    الف) دما :

    آب از هیدروژن و اكسیژن تشكیل شده است . این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم تركیب نمی شوند اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود 700 درجه سانتیگراد حرارت دهیم بسرعت با هم تركیب می شوند و آب پدید می آید.

    ب) غلظت :

    با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولكول های واكنش دهنده بیشتر و واكنش سریعتر می شود نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد.


    ج) كاتالیزگر:

    موادی هستند كه سرعت واكنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واكنش دست نخورده باقی می مانند مثلا هیدروژن پراكسید (آب اكسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اكسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد. اگر مقداری گرد دی اكسید منگنز به آب اكسیژنه اضافه كنیم سرعت واكنش بحدی افزایش می یابد كه شروع به جوشیدن می كند و گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واكنش گرماده)
    نمودار الف تجزیه این ماده بدون حضور كاتالیزگر و نمودار ب تجزیه این ماده با حضور كاتالیزگر را نشان می دهد.


    د) سطح تماس:

    با افزایش سطح تماس سرعت واكنش زیاد تر می شود به همین علت است كه خاك اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و یا خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می كند.

    فعالیت:مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تكه ای كاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچكانید و چند لحظه صبر كنید.
    بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چكاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون كاملا نرم كنید.


    تفاوت نتیجه این مرحله با مرحله قبل را تفسیر كنید.

    تذكر: این آزمایش را با احتیاط و زیر نظر بزرگتر ها انجام دهید.

    قانون پایستگی جرم: لاوازیه در سال 1782 به این نتیجه رسید كه وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می شود وزن كلی آن تغییر نمی كند . به عبارت دیگر در یك تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واكنش دهنده ها برابر مجموع جرم فراورده هاست یعنی جرم ثابت باقی می ماند.

    مثلا از سوختن چوب در هوا، موادی مانند كربن، دود، خاكستر، بخار آب و ... پدید می آید جرم كربن، دود ، خاكستر ، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود.
    و یا اگر 4 گرم آهن و 7 گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتما 11 گرم آهن سولفید حاصل می شود.

    منبع مطلب : allllliiiii.mihanblog.com

    مدیر محترم سایت allllliiiii.mihanblog.com لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    به تو چه 11 ساعت قبل
    1

    ای تو هم هش میگه نمیدونم خوب پس نگو دیگه اعصاب و روانم بهم ریخت هی هرجا میرم میبینم تو نوشتی نمیدونم و...

    ناشناس 4 روز قبل
    1

    برای شروع سوختن گرما نیازه این گرما رو از چه روشهایی فراهم کنیم

    خخخخخ 6 روز قبل
    0

    آخه چرا من
    خخخخ

    مهدی 16 روز قبل
    -1

    نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    برای ارسال نظر کلیک کنید