4燃烧的化学和物理基础
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消防燃烧学第一章火灾燃烧基础知识第一节燃烧的本质和条件一、燃烧的本质(识记)燃烧是可燃物与助燃物相互作用发生的强烈放热化学反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。
游离基的链式反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中的物理现象。
二、燃烧条件及其应用(简单应用)(一)燃烧条件燃烧的发生必须具备三个基本条件,即可燃物、助燃物和点火源。
1.可燃物(还原剂)如氢气、乙炔、乙醇、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。
2.助燃物(氧化剂)如空气(氧气)、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。
一般‘3.点火源如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件还需满足以下数量要求,并相互作用:(1)一定的可燃物浓度氢气的体积分数低于4%时,不能点燃;煤油在20℃时,由于蒸发速率较小,接触明火也不能燃烧。
(2)一定的助燃物浓度或含氧量例如,一般的可燃材料在氧气的体积分数低于13%的空气中无法持续燃烧。
(3)一定的着火能量即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。
(4)相互作用燃烧的三个基本条件须相互作用,燃烧才可能发生和持续进行。
(二)燃烧条件的应用根据着火三角形1.控制可燃物2.隔绝空气3.消除点火源4.防止形成新的燃烧条件,阻止火灾范围的扩大根据燃烧四面体1.隔离法2.窒息法3.冷却法4.化学抑制法第二节燃烧分类与燃烧基本过程一、燃烧分类(识记)按照参与燃烧时物质的状态分类:气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。
按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类:预混燃烧和扩散燃烧。
按照化学反应速度:热爆炸和一般燃烧。
按照参加化学反应的物质:化合反应燃烧和分解爆炸燃烧。
按照反应物参加化学反应时的状态:燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧按照着火的方式分类:自燃和点燃。
绝大部分物质的燃烧都属于气相燃烧。
物质燃烧剩余的残炭和金属物质的燃烧等是表面燃烧。
二、燃烧的基本过程(领会)(一)可燃固体的的熔化、分解或升华过程燃烧过程中发生熔化的主要是热塑性材料,塑料的熔化没有明确的熔点。
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧?2、浓度和化学反应速度正确的表达方法?化学反应速度如何计量?3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应?4、质量作用定律的适用范围?如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律?试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数?反应级数与反应物浓度(半衰期)之间的关系如何?6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少?7、试用反应级数的概念,讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率?9、Arrhenius定律的内容是什么?适用范围?如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律?10、什么是活化能?什么是活化分子?它们在燃烧过程中的作用?11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热(吸热)之间的关系。
12、什么叫链式反应?它是怎样分类的?链反应一般可以分为几个阶段?13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型,结合编程技术,绘制氢原子浓度随时间变化的图线,解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论:分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度?15、烃类燃烧的基本过程是什么,什么情况下会发生析碳反应?如何进行解释?什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应?如何防止烃类燃烧析碳?16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡?平衡常数的计算方法?吕·查德里反抗规则的内容是什么?18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量?19、试用本章的知识解释,从燃烧学的角度来看,涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么?20、过量空气系数(a)与当量比(b)的概念?21、燃烧过程中,有几种NOx的生成机理?第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1.为什么说混合与传质对燃烧过程很重要?2.什么是传质?传质的两种基本形式是什么?3.什么是“三传”?分子传输定律是怎样表述的?它们的表达式如何?(牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律)4.湍流中,决定“三传”的因素是什么?湍流中,动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何?怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点?5.试推导一个静止圆球在无限大空间之中,没有相对运动的情况下,和周围气体换热的Nu数,以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
九年级上化学燃烧及其利用知识点
九年级上化学中,燃烧及其利用是一个重要的知识点。
以下是涵盖了燃烧及其利用的
一些主要知识点:
1. 燃烧的定义和特征:燃烧是指物质与氧气发生化学反应,产生能量、产物和火焰的
过程。
燃烧通常伴随着火焰、光、热和气体等现象。
2. 燃烧的必备条件:燃烧必须具备三个条件,即可燃物质、氧气和足够高的温度。
这
些条件统称为“燃烧三要素”。
3. 燃烧反应的类型:根据可燃物质的状态及产生的产物,燃烧反应可分为氧化性燃烧、还原性燃烧和完全燃烧等。
4. 燃烧产物及其特征:燃烧反应产生的主要产物包括二氧化碳、水蒸气和其他氧化物等。
燃烧产物通常具有较高的能量,是燃烧过程所释放的能量。
5. 燃烧的利用:燃烧能够产生大量的热能,被广泛应用在生活和工业中。
如利用燃烧
产生的热能来加热、煮食、发电等。
同时,燃烧还可以用作化学反应的驱动力,如用
燃料燃烧来驱动燃料电池。
6. 燃烧的环境问题:燃烧会产生废气、废水和固体废弃物等,其中包括二氧化碳、二
氧化硫等有害物质。
这些有害物质会直接或间接地对环境造成污染和破坏。
以上是九年级上化学燃烧及其利用的一些主要知识点,希望对你有所帮助。
第二章燃烧基础知识第一节燃烧的本质与条件一、燃烧的定义在国家标准《消防基本术语·第一部分》GB5907—86中将燃烧定义为:可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。
燃烧应具备三个特征,即化学反应、放热和发光。
燃烧过程中的化学反应十分复杂。
可燃物质在燃烧过程中,生成了与原来完全不同的新物质。
燃烧不仅在空气(氧)存在时能发生,有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。
二、燃烧的本质近代连锁反应理论认为:燃烧是一种游离基的连锁反应(也称链反应),即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。
游离基又称自由基或自由原子,是化合物或单质分子中的共价键在外界因素(如光、热)的影响下,分裂而成含有不成对电子的原子或原子基团,它们的化学活性非常强,在一般条件下是不稳定的,容易自行结合成稳定分子或与其他物质的分子反应生成新的游离基。
当反应物产生少量的活化中心——游离基时,即可发生链反应。
只要反应一经开始,就可经过许多连锁步骤自行加速发展下去(瞬间自发进行若干次),直至反应物燃尽为止。
当活化中心全部消失(即游离基消失)时,链反应就会终止。
链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。
综上所述,物质燃烧是氧化反应,而氧化反应不一定是燃烧,能被氧化的物质不一定都是能够燃烧的物质。
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的,而是经过一系列复杂的中间反应阶段,不是氧化整个分子,而是氧化链反应中间产物——游离基或原子。
可见,燃烧是一种极其复杂的化学反应,游离基的链反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中发生的物理现象。
三、燃烧的条件(一)燃烧的必要条件燃烧现象十分普遍,但任何物质发生燃烧,都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。
燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件,即:可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源。
上述三个条件通常被称为燃烧三要素。
只有这三个要素同时具备的情况下可燃物才能够发生燃烧,无论缺少哪一个,燃烧都不能发生。
燃烧的工作原理燃烧作为一种常见的化学反应,广泛应用于人类生活和工业生产中。
无论是身边的生活用火还是工业生产中的燃烧过程,都离不开燃烧的工作原理。
本文将从燃烧的基本定义、工作原理、燃烧过程和燃烧产物等方面展开讨论。
1. 燃烧的基本定义燃烧是指物质在与氧气或者氧化剂接触时,通过氧化反应释放能量的过程。
在这个过程中,物质会发生化学变化,生成新的物质,并且伴随着能量的释放。
燃烧反应需要三个要素:燃料、氧气和能引发反应的热量。
2. 燃烧的工作原理燃烧的工作原理可以用“火三角”来形象地表示。
火三角包括燃料、氧气和适当的温度,缺一不可。
燃料是燃烧反应的原料,可以是固体、液体或气体;氧气是氧化剂,支持燃料的燃烧;而适当的温度则是对燃料和氧气进行激发和加速的条件。
在初始阶段,燃料被加热至其燃点,准备进入燃烧反应。
当燃料与氧气接触时,燃料中的可燃成分会发生氧化反应,并释放出能量。
这个能量进一步加热周围的燃料,使得更多的燃料进入可燃气体状态,从而维持燃烧反应。
这个过程会持续进行,直到燃料耗尽或者外界条件改变。
3. 燃烧过程燃烧过程可以分为三个阶段:引燃阶段、燃烧阶段和熄灭阶段。
引燃阶段是指燃料在加热作用下达到其燃点,开始燃烧的过程。
这个过程需要燃料与外界供应的能量达到燃点的最低限度。
一旦燃料开始燃烧,就会产生大量热量和火焰。
火焰是可燃气体与氧气反应时放出的能量所表现出的光和热。
燃烧阶段是指燃料不断与氧气进行氧化反应,释放出大量的能量。
这个阶段的特点是持续的能量释放和火焰的存在,同时也会产生大量的燃烧产物。
熄灭阶段是指燃料与氧气接触的条件发生变化,无法维持燃烧反应的持续进行。
这个阶段的特点是火焰消失、释放的热量减少,直到最终的停止燃烧。
4. 燃烧产物燃烧反应生成的产物包括热量、光、燃烧残渣和燃烧产物。
热量是燃烧反应主要的能量释放形式,它可以用于加热和产生动力,是燃烧反应在工业和生活中的主要应用。
光是燃烧过程中火焰所表现的一种能量形式,它是燃烧反应释放出来的能量通过光的形式传播到外部环境的。
第一章 燃烧的化学基础燃烧:可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。
本质:一种氧化还原反应,但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。
也有人认为游离基的连锁反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中的物理现象。
爆炸:与燃烧没有本质差别,是燃烧的常见表现形式。
燃烧的必要条件1、可燃物(还原剂):凡能与氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质。
2、助燃物(氧化剂):凡与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质。
3、点火源:凡能引起物质燃烧的点燃能源,统称为点火源。
燃烧的充分条件 1.一定的可燃物浓度2.一定的助燃物浓度3.一定的引燃能量 相互作用 燃烧持续的要素 1.外加热(着火源)或者反应释放足够能量维持燃烧 2.可燃物质3.氧或助燃剂4.合理配比 5.混合作用火灾:在时间和(或)空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
火灾预防:1、控制可燃物2、隔绝空气3、消除点火源 火灾扑救:1、隔离法2、窒息法3、冷却法4、抑制法反应速率:单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。
()sm mol dtdc dt Vdn⋅=⋅=3/ωfF eE bB aA +→+ωωωωω====febaFEBA系统反应速率(ω)代表反应系统的化学反应速率,其数值是唯一的。
质量作用定律:等温条件下,任何瞬间反应速度与该瞬间各反应物的浓度的某次幂成正比。
在基元反应中,各反应物浓度的幂次等于该反应物的化学计量系数。
fF eE bB aA +→+反应速度方程为:bB a AC KC V =K 为反应速度常数,其值等于反应物为单位浓度时的反应速率。
(a+b) 称为反应级数。
注意:质量作用定律只适于基元反应,对于非基元反应,只有分解为若干个基元反应时,才能逐个运用质量作用定律。
1. 反应温度对化学反应速度影响很大,通常是反应速度随着温度的升高而加快。
2. 范德霍夫近似规则:对于一般反应,如果初始浓度相等,温度每升高10℃,反应速度大约加快2~4倍。
燃烧基础知识第一章燃烧基础知识学习要求通过本章学习,应了解燃烧的必要条件和充分条件,掌握燃烧的四种类型,熟悉气体、液体、固体燃烧的特点以及燃烧产物的概念和几种典型物质的燃烧产物。
燃烧基础知识主要包括燃烧条件、燃烧类型、燃烧方式与特点及燃烧产物等相关内容,是关于火灾机理及燃烧过程等最基础、最本质的知识。
第一节燃烧条件燃烧,是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。
燃烧过程中,燃烧区的温度较高,使其中白炽的固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间物质分子内电子发生能级跃迁,从而发出各种波长的光;发光的气相燃烧区就是火焰,它是燃烧过程中最明显的标志;由于燃烧不完全等原因,会使产物中产生一些小颗粒,这样就形成了烟。
燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。
通常看到的明火都是有焰燃烧;有些固体发生表面燃烧时,有发光发热的现象,但是没有火焰产生,这种燃烧方式则是无焰燃烧。
燃烧的发生和发展,必须具备三个必要条件,即可燃物、氧化剂(助燃物)和温度(引火源)。
当燃烧发生时,上述三个条件必须同时具备,如果有一个条件不具备,那么燃烧就不会发生。
如图1-1-1 图1-1-1 着火三角形一、可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质,均称为可燃物,如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。
可燃物按其化学组成,分为无机可燃物和有机可燃物两大类。
按其所处的状态,又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。
二、氧化剂(助燃物)凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质,称为助燃物,如广泛存在于空气中的氧气。
普通意义上,可燃物的燃烧均指在空气中进行的燃烧。
在一定条件下,各种不同的可燃物发生燃烧,均有本身固定的最低氧含量要求,氧含量过低,即使其他必要条件已经具备,燃烧仍不会发生。
三、引火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源,统称为引火源。
在一定条件下,各种不同可燃物发生燃烧,均有本身固定的最小点火能量要求(见本篇第三章第三节),只有达到一定能量才能引起燃烧。
《消防燃烧学》课程考试大纲课程名称:消防燃烧学英文名称:Combustion Fundamentals of Fire课程编号:04hzzyb506课程类别:专业技术基础课学 时:60适用专业:消防指挥(普通本科)考试总要求本课程的考试目标是考查学生对《消防燃烧学》基本概念、基本理论、基本方法和常用火灾预防与控制技能的掌握情况,检测学生分析问题、解决问题的能力。
为了便于考查,将概念和理论的考试分为“了解”和“理解”两个层次,对方法和技能的考试要求分为“会”、“掌握”和“熟练掌握”三个层次。
考试内容与要求要考查的《消防燃烧学》知识分为燃烧的化学基础、燃烧的物理基础、着火与灭火的基本理论、可燃气体的燃烧、可燃液体的燃烧和可燃固体的燃烧六部分。
一、燃烧的化学基础(一)燃烧本质和条件1.理解燃烧的本质;2.掌握燃烧的条件及其在消防中的应用。
(二)燃烧反应速度方程1.理解质量作用定律;2.理解阿累尼乌斯公式;3.掌握燃烧反应速度方程的推导。
(三)燃烧时空气需要量计算1.掌握固体和液体可燃物理论空气需要量的计算方法;2.掌握气体可燃物理论空气需要量的计算方法;3.掌握实际空气需要量的计算方法。
(四)燃烧产物及其计算1.了解燃烧产物的危害性;2. 了解燃烧产物的基本概念;3.了解燃烧产物的毒害作用;4.掌握有关燃烧产物的计算。
(五)燃烧热及燃烧温度计算1.了解燃烧温度的计算方法;2. 了解热容的基本概念及分类;3.掌握燃烧热和热值的计算方法。
二、燃烧的物理基础(一)热量传递概述1.了解热传递的基本概念,掌握其遵循的基本定律;2.了解热对流的基本概念,掌握其遵循的基本定律;3.了解热辐射的基本概念,掌握其遵循的基本定律。
(二)热传导1.了解非稳态导热的数值解法;2.了解一维稳态导热和非稳态导热微分方程的建立和求解过程;3.掌握导热微分方程式的理论推导及各种情况下的导热微分方程式的表达形式;4.掌握集总热容分析法及其应用条件。