Hoe Fire Werkt

{h1}

Weinig dingen hebben de mensheid evenveel schade berokkend als vuur, en maar weinig dingen hebben zoveel goeds gedaan. Ontdek waar vuur vandaan komt en zie waarom het zich gedraagt ​​zoals het gebeurt. De antwoorden kunnen je misschien verrassen!

Vuur kan je huis en al je bezittingen in minder dan een uur vernietigen, en het kan een heel bos reduceren tot een hoop as en verkoold hout. Het is ook een angstaanjagend wapen, met bijna onbeperkte vernietigende kracht. Vuur doodt elk jaar meer mensen dan andere natuurkrachten.

-Maar op hetzelfde moment is vuur buitengewoon nuttig. Het gaf mensen de eerste vorm van draagbaar licht en warmte. Het gaf ons ook de mogelijkheid om voedsel te koken, metalen werktuigen te smeden, aardewerk te vormen, stenen te verharden en krachtcentrales te besturen. Er zijn maar weinig dingen die de mensheid zoveel schade hebben toegebracht als vuur, en weinig dingen die zoveel goeds hebben gedaan. Het is zeker een van de belangrijkste krachten in de menselijke geschiedenis. Maar wat is het precies?

De oude Grieken beschouwden vuur een van de belangrijkste elementen in het universum, naast water, aarde en lucht. Deze groepering is intuïtief zinvol: je kunt vuur voelen, net zoals je aarde, water en lucht kunt voelen. Je kunt het ook zien en ruiken, en je kunt het van plaats naar plaats verplaatsen.

Maar vuur is echt iets heel anders. Aarde, water en lucht zijn allemaal vormen van materie - ze zijn opgebouwd uit miljoenen en miljoenen atomen verzameld samen. Vuur is helemaal niets. Het is een zichtbare, tastbare bijwerking van materie veranderende vorm - het is een deel van een chemische reactie.

We zullen kijken hoe die reactie vervolgens warmte en licht creëert.

Wat is vuur?

Wat zijn precies die oranje vlammen?

Wat zijn precies die oranje vlammen?

Meestal komt vuur van een chemische reactie tussen zuurstof in de atmosfeer en een soort van brandstof (hout of benzine, bijvoorbeeld). Natuurlijk raken hout en benzine niet spontaan in brand alleen maar omdat ze omringd zijn door zuurstof. Om de verbrandingsreactie te laten plaatsvinden, moet je de brandstof naar de ketel verwarmen ontbrandingstemperatuur.

Dit is de volgorde van gebeurtenissen in een typische houtvuur:

Iets warmt het hout op tot een zeer hoge temperatuur. De hitte kan uit veel verschillende dingen komen - een lucifer, gericht licht, wrijving, bliksem, iets anders dat al brandt...

Wanneer het hout ongeveer 300 graden Fahrenheit (150 graden Celsius) bereikt, ontleedt de warmte een deel van het cellulosemateriaal waaruit het hout bestaat.

Een deel van het afgebroken materiaal komt vrij als vluchtige gassen. We kennen deze gassen als rook. Rook is verbindingen van waterstof, koolstof en zuurstof. De rest van de materiële vormen verkolen, dat bijna pure koolstof is, en as, wat alle onverbrandbare mineralen in het hout zijn (calcium, kalium, enzovoort). De char is wat je koopt als je houtskool koopt. Houtskool is hout dat is verwarmd om bijna alle vluchtige gassen te verwijderen en de koolstof achter te laten. Dat is de reden waarom een ​​houtskoolvuur brandt zonder rook.

Het daadwerkelijk verbranden van hout gebeurt dan in twee afzonderlijke reacties:

Hoe Fire werkt: hout

Hoe Fire werkt: werkt

  • Wanneer de vluchtige gassen heet genoeg zijn (ongeveer 500 graden F (260 graden C) voor hout), breken de moleculen van de verbinding uiteen en combineren de atomen zich met de zuurstof tot water, koolstofdioxide en andere producten. Met andere woorden, zij brandwond.
  • De koolstof in de verkoling combineert ook met zuurstof, en dit is een veel langzamere reactie. Dat is de reden waarom houtskool in een BBQ lange tijd warm kan blijven.

Een bijwerking van deze chemische reacties is veel warmte. Het feit dat de chemische reacties bij een brand veel nieuwe hitte genereren, is wat het vuur ondersteunt. Veel brandstoffen verbranden in één stap. Benzine is een goed voorbeeld. Hitte verdampt benzine en het brandt allemaal als een vluchtig gas. Er is geen char. Mensen hebben ook geleerd hoe de brandstof uit te doseren en een brand te beheersen. Een kaars is een hulpmiddel voor het langzaam verdampen en verbranden van was.

Terwijl ze opwarmen, zenden de stijgende koolstofatomen (evenals de atomen van ander materiaal) licht uit. Dit "warmte produceert licht" effect heet gloeien, en het is hetzelfde soort ding dat licht creëert in een gloeilamp. Het is wat het zichtbare veroorzaakt vlam. Vlamkleur varieert afhankelijk van wat je verbrandt en hoe heet het is. Kleurvariatie binnen in een vlam wordt veroorzaakt door ongelijke temperatuur. Meestal gloeit het heetste deel van een vlam - de basis - blauw en de koelere delen aan de bovenkant gloeien oranje of geel.

Naast het uitstralen van licht, kunnen de stijgende koolstofdeeltjes zich ook verzamelen op omliggende oppervlakken roet.

Hoe Fire werkt: hout

Vuur vormt een bol in microzwaartekracht.

Het gevaarlijke aan de chemische reacties in vuur is het feit dat ze dat zijn zelfbestendigende. De hitte van de vlam zelf houdt de brandstof op de ontstekingstemperatuur, dus deze blijft branden zolang er brandstof en zuurstof omheen is. De vlam verwarmt omringende brandstof zodat deze ook gassen afgeeft. Wanneer de vlam de gassen ontsteekt, verspreidt het vuur zich.

Op aarde bepaalt de zwaartekracht hoe de vlam brandt. Alle hete gassen in de vlam zijn veel heter (en minder dicht) dan de omringende lucht, dus ze gaan omhoog in de richting van lagere druk. Dit is de reden waarom vuur zich meestal naar boven verspreidt, en het is ook waarom vlammen altijd bovenaan worden "gepunt". Als je een vuur zou ontsteken in een microzwaartekrachtomgeving, zeg dan aan boord van de spaceshuttle, zou het een bol vormen!

Vuurvariabelen

In het laatste deel zagen we dat vuur het resultaat is van een chemische reactie tussen twee gassen, meestal zuurstof en een brandstofgas. Het brandstofgas wordt aangemaakt door warmte.Met andere woorden, met warmte die de nodige energie levert, breken atomen in één gasvormige verbinding hun bindingen met elkaar en recombineren ze met beschikbare zuurstofatomen in de lucht om nieuwe verbindingen te vormen plus nog veel meer warmte.

Slechts enkele verbindingen zullen gemakkelijk uiteenvallen en op deze manier recombineren - de verschillende atomen moeten op de juiste manier tot elkaar aangetrokken worden. Als u bijvoorbeeld water kookt, neemt het de gasvorm aan stoom-, maar dit gas reageert niet met zuurstof in de lucht. Er is niet een voldoende sterke aantrekkingskracht tussen de twee waterstofatomen en één zuurstofatoom in een watermolecuul en de twee zuurstofatomen in een zuurstofmolecuul, zodat de waterverbinding niet uiteenvalt en recombineert.

De meest ontvlambare stoffen bevatten koolstof en waterstof, die relatief gemakkelijk recombineren met zuurstof om koolstofdioxide, water en andere gassen te vormen.

Verschillende brandbare brandstoffen vangen vlam bij verschillende temperaturen. Het kost een bepaalde hoeveelheid warmte-energie om een ​​bepaald materiaal in een gas te veranderen, en nog meer warmte-energie om de reactie met zuurstof te activeren. Het benodigde warmteniveau varieert afhankelijk van de aard van de moleculen waaruit de brandstof bestaat. Een brandstof bestuurde ontstekingstemperatuur is het vereiste warmteeniveau om een ​​gas te vormen dat zal ontbranden wanneer het wordt blootgesteld aan een vonk. Bij de ongetemperde ontstekingstemperatuur, wat veel hoger is, de brandstof ontsteekt zonder een vonk.

De brandstof is grootte heeft ook invloed op hoe gemakkelijk het vuur kan vatten. Een grotere brandstof, zoals een dikke boom, kan veel warmte absorberen, dus het kost veel meer energie om een ​​bepaald stuk op te wekken tot de ontstekingstemperatuur. Een tandenstoker vangt gemakkelijker vlam omdat hij heel snel opwarmt.

Een brandstof warmte productie hangt af van hoeveel energie de gassen afgeven in de verbrandingsreactie en hoe snel de brandstof verbrandt. Beide factoren zijn grotendeels afhankelijk van de samenstelling van de brandstof. Sommige verbindingen reageren op een zodanige manier met zuurstof dat er nog veel "extra warmte-energie" overblijft. Anderen stoten een kleinere hoeveelheid energie uit. Evenzo kan de reactie van de brandstof met zuurstof zeer snel gebeuren, of het kan langzamer gebeuren.

De brandstof is vorm heeft ook invloed op de brandsnelheid. Dunne stukjes brandstof verbranden sneller dan grotere stukken omdat een groter deel van hun massa op elk moment wordt blootgesteld aan zuurstof. U kunt bijvoorbeeld een stapel houtsplinters of papier veel sneller opbranden dan een blok hout met dezelfde massa, omdat splinters en papier een veel groter oppervlak hebben.

Op deze manier zijn branden van verschillende brandstoffen als verschillende diersoorten - ze gedragen zich allemaal een beetje anders. Deskundigen kunnen vaak uitzoeken hoe een brand is ontstaan ​​door te observeren hoe het de omliggende gebieden beïnvloedde. Een brand van een snelverbrandende brandstof die veel warmte produceert, zal een ander soort schade toebrengen dan een langzaam brandend, laag vuur.

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over de wetenschap van vuur.


Video Supplement: How an AK-47 Works.




Onderzoek


'Ufo' Over Chinese Luchthaven Gewoon Een Ongebruikelijke Wolk
'Ufo' Over Chinese Luchthaven Gewoon Een Ongebruikelijke Wolk

Conservation Inspanningen Niet Alleen Voor Tree Huggers
Conservation Inspanningen Niet Alleen Voor Tree Huggers

Science Nieuws


Maarten Schmidt
Maarten Schmidt

Verschillende Meditatiepraktijken Hervormen Hersens Op Verschillende Manieren
Verschillende Meditatiepraktijken Hervormen Hersens Op Verschillende Manieren

Amerikaanse Rangen Achter 25 Andere Landen In Kindersterfte
Amerikaanse Rangen Achter 25 Andere Landen In Kindersterfte

Critici: Nieuwe Wapenwet Zal Kinderen Doden
Critici: Nieuwe Wapenwet Zal Kinderen Doden

Mensen Houden Van Boosaardige Auto'S
Mensen Houden Van Boosaardige Auto'S


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com