Самозапалювання

ТЕПЛОВА ТЕОРІЯ

Температура, до якої необхідно нагріти горючу речовина, щоб вона запалала, називається температурою самозаймання Т.

Хімічна реакція може закінчитися самозайманням при наступних умовах.

Виділення теплоти в результаті реакції, тобто екзотермічність реакції.

Можливість протікання реакції при температурах нижчих, ніж температура самозаймання.

Здатність реакції до різкого прискорення при підвищенні температури (за законом Арреніуса).

Процес самозаймання речовин відбувається наступним чином. При нагріванні горючої суміші (наприклад, суміші парів бензину з повітрям) можна досягти такої температури, при якій в суміші починає протікати повільна реакція - окислення. Ця реакція супроводжується виділенням теплоти, і суміш починає нагріватися вище тієї температури, до якої її нагріли. Одночасно з тепловиділенням і нагріванням суміші відбувається тепловіддача від суміші в навколишнє середовище за рахунок теплопровідності, конвекції і випромінювання. Якщо швидкість реакції окислення невелика, то тепловіддача перевищує виділення теплоти. При цьому, після деякого підвищення температури, швидкість реакції починає знижуватися і самозаймання не відбувається.

Якщо суміш нагріти ззовні до більш високої температури, то разом зі збільшенням швидкості реакції збільшується і кількість теплоти, що виділяється в одиницю часу. При досягненні певної температури Т, яка залежить від зовнішніх умов, швидкість тепловиділення починає перевищувати швидкість тепловіддачі, в результаті чого реакція інтенсивно прискорюється. У цей момент відбувається самозаймання речовини.

Таким чином, температура самозаймання реагуючої речовини - це таке значення температури, при якому швидкість тепловиділення Q + (Дж /с) стає рівною швидкості тепловідводу Q-(Дж / с):

Q₊(Т) = Q_- (Т).

Залежності Q + (Т) і Q-(Т), побудовані на одному графіку, називаються діаграмою Семенова (рис. 2.1). Точка перетину кривих теплонадходження і тепловідведення визначає величину температури самозаймання Т (рис. 2.1).

Кількісна теорія теплового самозаймання була розвинена академіком М.М.Семеновим в 1928р. на основі механізму ланцюгових реакцій.

Згідно з цим механізмом, збільшення температури суміші веде до збільшення довжини ланцюга і числа, утвореного внаслідок теплового руху активних молекул. При деякому значенні температури Т довжина ланцюга стає такою, що число розгалужень в ній стає більше числа обривів. Реакція при цьому набуває прискорення і відбувається самозаймання суміші. З цього випливає, що умовою ланцюгового самозаймання є рівність числа розгалужень числу обривів.

Рис. 2.1. Діаграма Семенова

Температура самозаймання однієї і тієї ж речовини залежить від зовнішніх умов і може змінюватися в широких межах. Величина Т характеризує ступінь пожежонебезпеки речовини - чим нижче температура самозаймання Т, тим більша пожежонебезпека.

Для визначення температури самозаймання використовуються два методи - нагрівання горючої суміші в посудині заданого обсягу і займання суміші нагрітою кулькою або ниткою. В останньому випадку виміряна величина Т буде залежати як від розміру кульки, так і від його матеріалу.

Чим менше діаметр кульки, тим вище повинна бути його температура, що забезпечує самозаймання газової суміші.

Великий вплив на величину Т надає каталітична дія матеріалу кульки або нитки. Графік залежності Т * від діаметра платинової кульки D для деяких горючих газів наведено на рис. 2.2

Рис. 2.2. Залежність температури самозаймання газів від діаметра нагрітого кульки: 1 - пентан, 2 - світильний газ, 3 – водень

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ХІМІЧНОЇ КІНЕТИКИ	\|	ГРАНИЦЯ САМОЗАЙМАННЯ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.