Vi har alle hørt om brann, og se det nesten hver dag i fyrstikker, lightere, fyrverkeri, gass kokeplater, og peiser. Men denne tilsynelatende enkle reaksjonen er faktisk en kompleks vitenskapelig begivenhet.

Hva Er Brann Nøyaktig?

Brann Er en eksoterm, selvforsterkende reaksjon som skjer når et fast, flytende eller gassfasebrensel gjennomgår rask oksidasjon. Dette kalles forbrenning, og reaksjonen frigjør varme, lys og ytterligere kjemiske reaksjoner.

mens andre reaksjoner kan forekomme, er forbrenning hovedsakelig karakterisert som en kombinasjon av brennbare materialer med et oksidasjonsmiddel.Når drivstoff og et oksidasjonsmiddel varmes opp forbi en viss temperatur, oppstår eksoterme kjemiske reaksjoner og opprettholdes av den ekstra varmeenergien som de kontinuerlig genererer.

derfor, for en brann som skal produseres fra forbrenning, er disse fire elementene avgjørende. Dette forholdet kan bli konseptualisert i brann tetraeder.

Firetetraeder-Modellen

branntetraeder er en representasjon av elementene som er nødvendige for at en brann skal oppstå. Tetraederens fire ansikter er drivstoff, et oksidasjonsmiddel( vanligvis oksygen), varmeenergi og en uhemmet kjedereaksjon.

Hvorfor Trenger Brann Drivstoff?

Drivstoff refererer til et brennbart eller brennbart materiale som brukes til å starte forbrenningsprosessen. Mens drivstoff kan være et fast stoff (tre), væske (bensin) eller gass (propan), vil materialene bare brenne når de er i dampfasen. Dette betyr at for at brann skal begynne, må en brennbar gassfase eksistere.

gassfasen oppnås når et materiale varmes opp, passerer flammepunktet for å utøve et damptrykk som kan antennes i luft og støtte forbrenning.et eksempel på et solid brennbart materiale, og kanskje den vanligste formen for drivstoff, er tre. Denne forbindelsen har molekyler med høy molekylvekt som inkluderer materialer som ligniner og naturlig forekommende karbohydratcellulose.

for tre å nå den nødvendige gassfasen, må disse materialene gjennomgå termisk dekomponering ved pyrolyse. Dette skjer når treet varmes opp forbi flammepunktet, noe som får cellulosen og andre materialer til å dekomponere i små molekyler som deretter kan eksistere i gassfase. Når disse gassene når tenningstemperaturen, begynner brenningen.

Varmeenergi

Varmeenergi er nødvendig for å starte tenningen av drivstoffet og for å få det til minimumstemperaturen som kreves for at det blir selvbærende. Dette kalles tenningstemperaturen.

Varmeenergi produseres under forbrenning fordi reaksjonen er eksoterm. Varme frigjøres når kjemiske bindinger brytes og dannes under kjemiske reaksjoner. Siden disse reaksjonene pågår, frigjør forbrenning mer varme enn det som trengs for å opprettholde en brann. Dette er hva som gjør en brann selv-perpetuating, og også hva som gjør det varmt.

Hva Er Et Oksidasjonsmiddel?

et oksidasjonsmiddel er nødvendig for å støtte brenning ved å reagere med drivstoffet. Oksygen i luften er det vanligste stoffet som brukes. Når de flyktige gassene som frigjøres av drivstoffet, har nådd antennelsestemperatur, bryter de sammensatte molekylene fra hverandre og rekombinerer med oksygen for å danne vanndamp, karbondioksid, ulike forbrenningsprodukter og mer varme. Denne prosessen kalles oksidasjon, og kan gjenkjennes som brenning og røyk.

Uhindret Kjedereaksjon

tetraederens endelige ansikt er den uhindrede kjedereaksjonen som aktiveres av reaksjonen mellom drivstoff, varme og oksygen. En uhemmet kjedereaksjon refererer til selvforsterkende evne til forbrenning.

på grunn av de kontinuerlige reaksjonene som finner sted mellom drivstoff og oksygen, som genererer overskuddsmengder varmeenergi, vil flammen alltid være varm nok til å holde drivstoffet ved antennelsestemperatur. Derfor vil brannen fortsette å brenne så lenge det er nok drivstoff og oksygen tilgjengelig. Denne prosessen avsluttes på samme måte når disse kildene er brukt.

Brann: Hvordan Sprer Brann?

faren for disse kjemiske reaksjonene er at de er selvbærende. Brann kan spre seg nettopp på grunn av den uhemmet kjedereaksjonen som oppstår fra forbrenning, og fra varmeenergien som holder drivstoffet over tenningspunktet.

varmen fra flammene er i stand til å varme rundt drivstoff, enten det er i nærheten av tre eller brannfarlige væsker. Hvis dette nærliggende drivstoffet varmes opp, passerer flammepunktet, vil flyktige gasser slippes ut når drivstoffet går inn i gassfasen. På dette tidspunktet kan flammene antennes gassen og spre seg. Så lenge det er drivstoff og tilgjengelig oksygen, kan brann forplante seg.

når det gjelder hvordan brann reiser, kommer alt ned til tyngdekraften. De varme gassene i brannen er varmere og mindre tette enn omgivende luft. Derfor beveger de seg oppover til der det er lavere trykk. Det er derfor brann reiser oppoverbakke, og også hvorfor flammer er spisse.

Flammekjemi

det finnes en rekke farger forbundet med flammer. Disse avhenger av den kjemiske sammensetningen av brennstoffet som brennes, reaksjonsproduktene som genereres, og varmen der den brenner. For eksempel er fargen blå i flammer på grunn av tilstedeværelsen av karbon og hydrogen, men det indikerer også at det er den varmeste delen av flammen. Hvis det var kobberforbindelser som ble brent, ville flammene være grønne.

fargevariasjon i en flamme skyldes ujevn temperatur. Et typisk eksempel på dette er når en brann gjennomgår ufullstendig forbrenning. Dette skjer når det ikke er nok oksygen til å holde tritt med brenning av drivstoff, og det er ofte sett i leirbål. Dette fordi det bare er 21% oksygen i atmosfæren, og mens dette er nok til å forårsake oksidasjon, er det ikke nok å holde tritt med de flere kjemiske reaksjonene som finner sted under forbrenning.

å være ute av stand til å reagere med oksygen, noe av drivstoffet karboniserer med seg selv for å skape sot. Sot blir ekstremt varmt og begynner å avgi et synlig hvitt lys. Sotpartiklene som stiger opp i luften begynner å kjøle seg ned, noe som får utslippsspekteret til å skifte til infrarødt. Det er derfor toppen av en brann er vanligvis rød mens bunnen i mer gul-hvit. Når det er fullstendig forbrenning, noe som betyr at det er tilstrekkelig tilførsel av oksygen, vil flammen brenne blå. Endringene i flammefarge forårsaket av forbrenningshastigheter ses lettest i Bunsenbrennere, hvor du manuelt kan kontrollere mengden oksygen som mates til flammen.