La ทฤษฎีการเผาไหม้ สอดคล้องกับกระบวนการที่ซับซ้อนมากในการทำงานร่วมกันของธาตุเชื้อเพลิงและออกซิเจน หลังจากหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์เพิกเฉยต่อสิ่งที่เป็นจริง ในที่สุดชาวฝรั่งเศสก็สามารถให้คำอธิบายที่ถูกต้องแก่เขาได้
ทฤษฎีการเผาไหม้คืออะไร?
มาเริ่มกันก่อนด้วยการเกิดออกซิเดชันซึ่งเป็นปฏิกิริยาโดยที่องค์ประกอบสารประกอบบางตัวทำปฏิกิริยากับออกซิเจน กล่าวในทางเคมีว่าผ่านกระบวนการนี้องค์ประกอบจะสูญเสียอิเล็กตรอน
ดังนั้นเราจึงกล่าวว่าการเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อปฏิกิริยานี้เกิดขึ้น และเชื้อเพลิงที่เกี่ยวข้องจะปล่อยพลังงานความร้อนทำให้เกิดเปลวไฟที่สว่างจ้าหรือเปลวไฟที่ชั่วขณะหนึ่ง หลายครั้งอาจไม่เกี่ยวกับไฟด้วยซ้ำ อาจเป็นแค่ก๊าซที่ให้ความร้อน
ออกซิเจนมีส่วนทำให้เกิดปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่เรียกว่าตัวออกซิไดเซอร์ ซึ่งช่วยให้เกิดออกซิเดชันได้อย่างรวดเร็วและเชื้อเพลิงสามารถปล่อยพลังงานได้ เชื้อเพลิงต้องอยู่ภายใต้เงื่อนไขบางประการจึงจะถึงจุดที่เรียกว่าจุดวาบไฟ และสำหรับเชื้อเพลิงทั้งหมดมีเงื่อนไขต่างกัน ทั้งหมดนี้เพื่อให้บรรลุปฏิกิริยานี้
โดยปกติเชื้อเพลิงจะมาจากแหล่งกำเนิดอินทรีย์ พวกมันสามารถมาจากสัตว์หรือพืช และถูกแปรรูปในรูปแบบต่างๆ ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ที่มนุษย์ใช้ในชีวิตประจำวัน
คุณไม่จำเป็นต้องเป็นคนฉลาดมากที่จะรู้ทุกอย่างที่ไฟเป็นตัวแทนของชีวิต มันเป็นองค์ประกอบที่ช่วยให้ชีวิตประจำวันของเราในหลาย ๆ ด้าน เช่น การขนส่ง การทำอาหาร การผลิตวัสดุ มันให้ไฟฟ้าแก่เราและ วัตถุประสงค์อื่น ๆ อีกมากมายที่มีความจำเป็นขั้นพื้นฐานสำหรับการรักษาชีวิตดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
ประวัติทฤษฎีการเผาไหม้
ในอดีต ทฤษฎีการเผาไหม้ มันสอดคล้องกับกระบวนการที่คนยุคแรกเริ่มมองว่าเป็นปริศนา หลังจากการศึกษา การทดลอง และการสังเกตเป็นเวลาหลายศตวรรษ จึงเป็นที่มาของการโต้เถียงกันในหมู่นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่พยายามค้นหาว่ากระบวนการเบื้องหลังปฏิกิริยานี้คืออะไร
ในปี ค.ศ. 1718 ชาวเยอรมันได้ตั้งชื่อให้กับธาตุที่คาดว่าเป็นต้นเหตุของปฏิกิริยานี้ เนื่องจากเขากล่าวว่าในระหว่างกระบวนการนี้ สารประกอบที่ถูกออกซิไดซ์และเป็นแหล่งกำเนิดของเปลวไฟนั้นประกอบด้วยธาตุที่คาดว่าจะปล่อยออกมาเมื่อสัมผัส กับออกซิเจนหากปฏิกิริยาเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ เป็นเพราะสารทั้งหมดถูกปล่อยออกมาแล้ว
มันได้รับชื่อของ phlogiston และมันถูกใช้ในข้อเสนอที่แตกต่างกันเกี่ยวกับปฏิกิริยาของออกซิเจนและองค์ประกอบที่ไม่ติดไฟอื่น ๆ แต่ซึ่งสามารถออกซิไดซ์ได้เช่นกัน หลายปีต่อมาพบว่าข้อเสนอนี้ไม่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนปล่อยให้เรื่องนี้ไม่มีใครสังเกตเห็น และหยิบยกข้อโต้แย้งขึ้นเพื่อหาเหตุผลในการมีอยู่ของโฟลจิสตันในเชื้อเพลิง
ประมาณปี พ.ศ. 1788 อองตวน ลาวัวซิเยร์ นักเคมีชาวฝรั่งเศส ละทิ้งแนวคิด โฟลจิสตัน และเสนอว่าในหลายๆ ประเภทของปฏิกิริยาเคมีเมื่อออกซิเจนทำปฏิกิริยากับธาตุ ปฏิกิริยาที่เรียกว่าออกซิเดชันจะกระตุ้น ในทางกลับกัน ถ้ากระบวนการเป็นในทางตรงกันข้าม เรียกว่ารีดิวซ์ ซึ่งแทนที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนจะได้รับ
อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าในขณะนั้นทุกคนจะชอบทฤษฎี phlogiston ดังนั้นชาวฝรั่งเศสในบริษัทของเพื่อนร่วมงานจึงได้ก่อตั้งนิตยสารที่พวกเขาตีพิมพ์งานวิจัย ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ทุกคนมองข้ามโฟลจิสตันเป็นองค์ประกอบ
นอกจากนี้ยังเป็นช่วงเวลาที่เขาได้รับตำแหน่ง "บิดาแห่งเคมีสมัยใหม่" เนื่องจากองค์ประกอบทั้งหมดในวิทยาศาสตร์นี้เริ่มมีค่า
นักวิทยาศาสตร์หลายคนในสมัยนั้นเพิกเฉยต่อความสำคัญของออกซิเจนในฐานะองค์ประกอบ จนกระทั่ง Antoine เสนอทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับการเกิดออกซิเดชันของธาตุ ซึ่งคำถามมากมายเกี่ยวกับทฤษฎีก่อนหน้านี้ (อิงจากโฟลจิสตัน) ก็ถูกขจัดออกไป
ชั้นเรียนการเผาไหม้
ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ อาจมีสามประเภทที่แตกต่างกัน เราจะกล่าวถึงพวกเขาทั้งหมดด้านล่าง:
การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์
มันเกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนในปฏิกิริยาไม่เพียงพอที่จะทำให้องค์ประกอบออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ตัวอย่างเช่น ในกรณีของคาร์บอน จะไม่สามารถกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้ (ซึ่งจะเกิดขึ้นหากกระบวนการออกซิเดชันเสร็จสิ้น) แต่จะยังคงเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์
ไปโดยไม่บอกว่าธาตุที่เกี่ยวข้องจะถูกเผาไหม้ไปครึ่งหนึ่ง ในลักษณะนี้ ถือว่าอยู่ที่จุดกึ่งกลาง เหตุนั้นจึงเรียกว่าการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลจากปฏิกิริยานี้เรียกว่าไม่เผาไหม้ เพราะ เหตุผลที่ชัดเจน
เผาไหม้สมบูรณ์
ซึ่งแตกต่างจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ในกรณีนี้ กระบวนการออกซิเดชันเสร็จสมบูรณ์ ทั้งหมดต้องขอบคุณข้อเท็จจริงที่ว่าเชื้อเพลิงที่ใช้ช่วยให้มีออกซิเจนเพียงพอ แม้กระทั่งส่วนเกิน เนื่องจากการเผาไหม้ที่ถึงความรุ่งโรจน์สูงสุดและเปิดใช้งาน การเกิดออกซิเดชันให้เกิดขึ้นตลอดองค์ประกอบของธาตุ ถ้าเป็นไปได้ ไม่เพียงแต่ในเชื้อเพลิงเท่านั้น
เป็นสิ่งสำคัญที่อากาศเป็นปัจจัยส่วนเกินเพื่อให้เกิดการเผาไหม้ มิฉะนั้น อากาศจะเหลือเพียงครึ่งทาง เช่นเดียวกับการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์
การเผาไหม้ที่เป็นกลางหรือปริมาณสารสัมพันธ์
สามารถผลิตได้โดยเจตนาในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการนี้เท่านั้น และประกอบด้วยการทดสอบองค์ประกอบที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้เกินคุณลักษณะบางอย่างขององค์ประกอบและกลายเป็นการเผาไหม้ที่สมบูรณ์
เมื่อรวมกับปริมาณออกซิเจนที่เหมาะสมก็จะเพียงพอที่จะสร้างปฏิกิริยาที่ออกซิไดซ์องค์ประกอบได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงได้สำเร็จและไม่ใหญ่มาก
ขั้นตอนของทฤษฎีการเผาไหม้
ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาที่เร็วมากจริง ๆ และมันแปลกที่จะคิดว่ามันมีระยะ แต่ถ้ามันเกิดขึ้น พวกมันก็เกิดขึ้นเร็วมากจนยากที่จะดูดซึมเข้าไป พวกมันจะมองเห็นได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมเท่านั้น และเป็นวัตถุแห่งการศึกษา
กระบวนการของทฤษฎีการเผาไหม้ซับซ้อนมากตั้งแต่ขั้นแรกจนถึงขั้นสุดท้าย ในไม่กี่วินาทีนั้นมีกระบวนการทางเคมีหลายอย่างเกิดขึ้นพร้อมกัน อย่างไรก็ตาม ระยะเหล่านี้คือ วัตถุประสงค์ของการวิจัย ในการศึกษาจำนวนมากและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ ยังคงสร้างความตื่นตาตื่นใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ที่เก่งกาจหลายคน
ขั้นตอนของ ทฤษฎีการเผาไหม้ เสียง:
- ปฏิกิริยาล่วงหน้า: ในขั้นตอนนี้ อนุมูลจะเกิดขึ้นจากการกระจายตัวของส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอน ต่อมาจะเริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจน สารอนุมูลอิสระเป็นหน่วยที่ผันผวนอย่างมาก และในกระบวนการนั้นมีแนวโน้มที่จะพัฒนาและสลายตัวอย่างรวดเร็ว หากการเผาไหม้ไม่เสถียรมากและความเร็วที่ผลิตอนุมูลไม่ตรงกับกระบวนการ อาจเกิดการระเบิดได้
- ขั้นตอนที่สอง: นี่คือเมื่อทุกส่วนของกระบวนการมารวมกันและก่อให้เกิดการเกิดออกซิเดชัน มีการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนจำนวนมากระหว่างออกซิเจนกับเชื้อเพลิง นอกจากนี้ยังเป็นขั้นตอนของการเผาไหม้ที่มีความร้อนเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้เกิดเปลวไฟ
- ขั้นตอนสุดท้าย: ขึ้นอยู่กับชนิดของการเผาไหม้ มันจะเป็นตัวกำหนดจุดสิ้นสุดของมัน แต่โดยปกติแล้ว จะเกิดขึ้นเมื่อกระบวนการออกซิเดชันเสร็จสิ้นและเกิดก๊าซขึ้นซึ่งเป็นผลของปฏิกิริยา
ผลทฤษฎีการเผาไหม้
ปฏิกิริยาประเภทนี้ทำให้เกิดสารตกค้างที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของธาตุเชื้อเพลิง ซึ่งปกติแล้วบางส่วนจะเป็นก๊าซที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างยิ่งยวด ตลอดจนสร้างมลภาวะในอากาศ ส่งผลกระทบต่อสัตว์และพวกมันเคลื่อนที่ด้วย ต่อบรรยากาศทำให้ปรากฏการณ์เรือนกระจกแย่ลง ทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ ต่อสิ่งแวดล้อม
ขยะประเภทนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทที่เรากล่าวถึงด้านล่าง:
- ก๊าซ: นอกเหนือจากคำนี้สำหรับหลาย ๆ คนแล้ว ในความเป็นจริง ก๊าซเหล่านี้บางส่วนไม่สามารถสังเกตเห็นได้ทางจมูกของมนุษย์ แต่ทุกอย่างจะเป็นไปตามเชื้อเพลิงที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเสมอ
ในบรรดาก๊าซที่อาจเป็นอันตรายได้คือคาร์บอนมอนอกไซด์หรือที่เรียกว่านักฆ่าเงียบเนื่องจากไม่สามารถรับรู้ถึงความรู้สึกใด ๆ และเมื่อก๊าซนี้สูดดมเข้าไปมากเกินไปจะเข้าสู่ปอดแล้วผ่านเข้าไปในเส้นเลือดแทนที่ออกซิเจนใน เลือดซึ่งเป็นเวลานานทำให้เสียชีวิต
- ควัน: ควันคือการก่อตัวที่ประกอบด้วยก๊าซและองค์ประกอบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาไหม้ แต่ก็มีอนุภาคบางตัวที่ปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงและกระจายไปในอากาศ ควันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งการเกิดออกซิเดชันไม่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และการสลายตัวขององค์ประกอบก็กระจายไปในอากาศ
สีของเมฆสามารถบอกได้มากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบของก๊าซที่กระจัดกระจาย ตัวอย่างเช่น หากสีอ่อนแสดงว่าองค์ประกอบที่มีมากที่สุดคือออกซิเจนและไม่เป็นพิษ แต่อาจสร้างความรำคาญให้กับจมูกและลำคอได้ ในทางกลับกัน ถ้าเป็นสีดำหรือมีเฉดสีต่างกัน คุณต้องระวัง เพราะนั่นแสดงว่ามีก๊าซที่อันตรายมากผสมกัน
