Płomień - puzzle online

Płomień

Płomień – zjawisko spalania gazu, w którym zachodzą reakcje rozkładu i spalania. Paliwem w płomieniu jest zawsze gaz. Płomień nad cieczą występuje wskutek parowania tej cieczy, zaś płomień nad palącym się ciałem stałym świadczy o wydzielaniu się palnego gazu wskutek rozkładu paliwa (piroliza).

Spalanie węglowodorów np. w płomieniu świecy czy zapalniczki, może zachodzić w czystej fazie gazowej – płomień niebieski – lub z redukcją paliwa do drobin sadzy – płomień biało-żółto-pomarańczowy. W przebiegu spalania można wyróżnić różne strefy:

strefa rozkładu. Następuje w niej spalanie części paliwa do tlenku i dwutlenku węgla. W powstałej wysokiej temperaturze następuje termiczny rozkład węglowodorów w reakcjach podobnych do krakingu. Powstają mniejsze cząsteczki (metan, etan), ich rodniki i wodór. Na załączonym zdjęciu świecy jest to jasnoniebieska warstwa w dolnej części płomienia. Na zdjęciu płomienia palnika przy dostatecznej ilości powietrza (z prawej strony środkowego zdjęcia w galerii) jest to jasnoniebieski stożek wewnętrzny. Jasnoniebieska barwa pochodzi od wolnych rodników niskocząsteczkowych węglowodorów. Tutaj temperatura osiąga 800 °C. Warstwy tej praktycznie nie widać na załączonym zdjęciu płomienia palnika z brakiem powietrza wstępnego (lewy płomień).

strefa powstawania sadzy. Przy braku odpowiedniej ilości tlenu paliwo ulega dalszemu rozkładowi aż do powstania drobin węgla (sadzy). Jest to wewnętrzna, ciemniejsza część płomienia świecy, wokół knota, i wewnętrzna część płomienia palnika bez domieszania powietrza. Przezroczystość gazu maleje w miarę wzrostu zawartości sadzy. W palniku, w którym występuje wcześniejsze zmieszanie paliwa z odpowiednią ilością powietrza, wytrącanie sadzy nie występuje (prawy płomień na zdjęciu).

strefa spalania wytrąconej sadzy. Powietrze dopływające z zewnątrz powoduje spalenie sadzy. Jest to najsilniej świecąca warstwa (to od niej pochodzi żółte światło świecy). Jej barwa jest barwą ciała doskonale czarnego i bezpośrednio zależy od temperatury. Z powodu wytrąconej sadzy jest to strefa nieprzezroczysta. W strefie tej nadal występuje nadmiar paliwa w stosunku do powietrza i jednocześnie panuje wysoka temperatura 900-1000 °C. Dlatego substancje, które się tu znajdą, są silnie redukowane. Z tego względu strefę tę nazywa się płomieniem redukującym. Przy wystarczającym dopływie tlenu z zewnątrz węgiel ulega całkowitemu spaleniu. Wtedy brzeg płomienia jest jasny i wyraźny, jak na załączonym zdjęciu świecy, i może mieć własności utleniające. Jednak jeżeli temperatura płomienia zdąży opaść zanim zmiesza się on z zewnętrznym powietrzem, to płomień ma ciemną barwę i kopci niespaloną sadzą. Jest tak, gdy paliwo nie było wstępnie zmieszane z powietrzem, a płomień ma duże rozmiary, przez co dyfuzja tlenu w głąb nie odgrywa wystarczającej roli.

strefa spalania gazowego. Ta strefa występuje w płomieniu, w którym nie wystąpiło wytrącanie sadzy. W tym znajdującym się na zewnątrz płomienia stożku świecącym słabym fioletowym światłem zachodzi całkowite spalanie gazów powstałych w strefie rozkładu. Barwa pochodzi od spalającego się tlenku węgla i wodoru. W wyniku intensywnego wydzielania się energii strefa ta odznacza się najwyższą temperaturą, do 1400 °C. Panuje w niej pełny dostatek tlenu i z powodu wysokiej temperatury substancje, które znajdą się w tym stożku są utleniane – stąd jego nazwa – płomień utleniający.