Oheň je horký, protože tepelná energie (teplo) se uvolňuje, když se během a spalování reakce. Spalování mění palivo a kyslík na oxid uhličitý a vodu. Energie je nutné k zahájení reakce, přerušení vazby v palivu a mezi atomy kyslíku, ale hodně uvolňuje se více energie když se atomy spojí na oxid uhličitý a vodu.
Palivo + kyslík + energie → oxid uhličitý + voda + více energie
Lehké i lehké teplo jsou uvolňovány jako energie. Plameny jsou viditelným důkazem této energie. Plameny sestávají většinou horkých plynů. Zapálí záři, protože hmota je dostatečně horká na to, aby vyzařovala zářící světlo (podobně jako hořák kamna), zatímco plameny vyzařovaly světlo z ionizovaných plynů (jako je zářivka). Svítivost je viditelným znakem reakce spalování, ale tepelná energie (teplo) může být také neviditelná.
Proč je oheň horký
Stručně řečeno: Oheň je horký, protože energie uložená v palivu se náhle uvolní. Energie potřebná pro zahájení chemické reakce je mnohem menší než uvolněná energie.
Klíčové příležitosti: Proč je oheň horký?
- Oheň je vždy horký, bez ohledu na použité palivo.
- Přestože spalování vyžaduje aktivační energii (zapálení), uvolněné čisté teplo převyšuje potřebnou energii.
- Přerušení chemické vazby mezi molekulami kyslíku absorbuje energii, ale vytváření chemických vazeb pro produkty (oxid uhličitý a voda) uvolňuje mnohem více energie.
Jak horký je oheň?
Neexistuje jediná teplota pro oheň, protože množství uvolněné tepelné energie závisí na několika faktory, včetně chemického složení paliva, dostupnosti kyslíku a části plamene měřeno. Dřevěný oheň může přesáhnout 1100 ° C (2012 ° Fahrenheita), ale různé druhy dřeva hoří na různé teploty. Například borovice produkuje více než dvakrát tolik tepla než jedle nebo vrba a suché dřevo hoří tepleji než zelené dřevo. Propan ve vzduchu hoří při srovnatelné teplotě (1980 ° C), ale v kyslíku mnohem teplejší (2820 ° C). Jiná paliva jako acetylen v kyslíku (3100 ° C) hoří tepleji než jakékoli jiné dřevo.
Barva ohně je hrubým měřítkem toho, jak je horký. Hluboký červený oheň je kolem 600-800 ° C (1112-1800 ° Fahrenheita), oranžovo-žlutá je kolem 1100 ° C (2012 ° Fahrenheita) a bílý plamen je ještě teplejší, v rozmezí od 1300 do 1500 Celsia (2400 - 2700 °) Fahrenheita). Modrý plamen je nejžhavější ze všech v rozmezí od 1400 do 1650 ° C (2600 - 3 000 ° Fahrenheita). Plamen modrého plynu Bunsenova hořáku je mnohem teplejší než žlutý plamen z voskové svíčky!
Nejžhavější část plamene
Nejžhavější část plamene je bod maximálního spalování, což je modrá část plamene (pokud plamen hoří tak horké). Většina studentů provádějících vědecké experimenty však má používat horní část plamene. Proč? Protože stoupá teplo, horní část kužele plamene je dobrým sběrným místem pro energii. Také kužel plamene má poměrně konstantní teplotu. Dalším způsobem, jak měřit oblast nejvíce tepla, je hledat nejjasnější část plamene.
Fakt o zábavě: Nejžhavější a nejchladnější plameny
Nejžhavější plamen, který kdy vznikl, byl při 4990 ° C. Tento oheň byl vytvořen použitím dikyanoacetylenu jako paliva a ozonu jako oxidačního činidla. Může být také vytvořen chladný oheň. Například plamen kolem 120 ° C může být vytvořen pomocí regulované směsi vzduch-palivo. Protože však chladný plamen sotva překračuje bod varu vody, je obtížné tento druh ohně udržovat a snadno zhasne.
Zábavné požární projekty
Zjistěte více o ohni a plamenech provedením zajímavých vědeckých projektů. Naučte se například, jak kovové soli ovlivňují barvu plamene dělat zelený oheň. Použijte chemii zahájit oheň bez použití zápasů. Jste připraveni na opravdu vzrušující projekt? Dát ohněm zkuste.
Zdroj
- Schmidt-Rohr, K (2015). „Proč jsou spalování vždy exotermické, s výtěžkem asi 418 kJ na mol O2". J. Chem. Educ. 92 (12): 2094–99. doi:10,1021 / acs.jchemed.5b00333