ÿþF i z y k o c h e m i a s p a l a n i a
P o d s t a w o w e w i a d o m o [c i
S p a l a n i e t o w a r z y s z y c z Bo w i e k o w i o d p o n a d
m i l i o n a l a t
Zw i t y n i a o g n i a
m u z e u m w B a k u
9 0 % w y t w a r z a n e j e n e r g i i p o c h o d z i z e s p a l a n i a r ó \n e g o r o d z a j u
p i e r w o t n y c h l u b p r z e t w o r z o n y c h p a l i w k o p a l n y c h .
S p a l a n i e j e s t z j a w i s k i e m w s z e c h o b e c n y m , m a s o w y m i s p o t y k a m y
s i z n i m l u b j e g o s k u t k a m i n a k a \d y m k r o k u .
M i m o , \e o g i e D t o w a r z y s z y c z Bo w i e k o w i o d c z a s ó w
p r e h i s t o r y c z n y c h , s a m p r o c e s s p a l a n i a n i e z o s t a B j e s z c z e d o k o Dc a
p o z n a n y p r z e z n a u k , a j e g o w y k o r z y s t a n i e n i e o d b y w a s i
z a z w y c z a j w w a r u n k a c h o p t y m a l n y c h .
W i e d z a o s p a l a n i u j e s t z Bo \o n a i m a c h a r a k t e r
i n t e r d y s c y p l i n a r n y , Bc z c c h e m i , f i z y k , m e c h a n i k p By n ó w ,
w y m i a n c i e p Ba , m a s y i p d u , b u d o w m a s z y n i i n \y n i e r i
m a t e r i a Bo w .
S P A L A N I E P A L I W J E S T N I E T Y L K O yR Ó D AE M
E N E R G I I , A L E R Ó W N I E [ P R Z Y C Z Y N P O W S T A W A N I A
W I K S Z O ZC I Z A N I E C Z Y S Z C Z E C A T M O S F E R Y
S p a l a n i e w g P N - I S O 8 4 2 1 - 1 : 1 9 9 7 j e s t t o e g z o t e r m i c z n a r e a k c j a
s u b s t a n c j i p a l n e j z u t l e n i a c z e m , k t ó r e j t o w a r z y s z p Bo m i e n i e ,
\a r z e n i e i / l u b w y d z i e l a n i e d y m u .
U t l e n i a c z - p i e r w i a s t e k l u b z w i z e k c h e m i c z n y , k t ó r y m o \e
s p o w o d o w a u t l e n i a n i e l u b s p a l a n i e
U t l e n i a n i e - j e s t p r o c e s e m p o l e g a j c y m n a u t r a c i e e l e k t r o n ó w p r z e z
o b o j t n e a t o m y , c z s t e c z k i l u b j o n y , w k t ó r y m n a s t p u j e
p o d w y \s z e n i e s t o p n i a u t l e n i e n i a r e d u k t o r a .
S z y b k o [ r e a k c j i u t l e n i e n i a ( t j . i l o [ s u b s t a n c j i u t l e n i o n e j w
j e d n o s t c e c z a s u ) j e s t f u n k c j t e m p e r a t u r y o t o c z e n i a . .
P o d s t a w o w e g z o t e r m i c z n r e a k c j a c h e m i c z n w p r o c e s i e
s p a l a n i a j e s t r e a k c j a u t l e n i e n i a .
S a m p r o c e s u t l e n i e n i a s i m a t e r i a Bu t o z a m a Bo , a b y
s u b s t a n c j a s i p a l i Ba .
O t y m c z y s u b s t a n c j a u l e g n i e z a p a l e n i u d e c y d u j e i l o [ c i e p Ba
g r o m a d z o n e g o w s t o s u n k u d o c i e p Ba o d p r o w a d z o n e g o .
J e [l i s z y b k o [ w y d z i e l e n i a c i e p Ba w w y n i k u r e a k c j i u t l e n i e n i a
j e s t o d p o w i e d n i o d u \a i p r z e w y \s z a i l o [ c i e p Ba t r a c o n e g o d o
o t o c z e n i a , p r o c e s u t l e n i e n i a p r z e k s z t a Bc a s i w p r o c e s
s p a l a n i a .
E n e r g i a a k t y w a c j i = e n e r g i i
p o t r z e b n e j d o z a p Bo n u
E n e r g i a a k t y w a c j i j e s t - p o d a w a n c z s t o w p r z e l i c z e n i u n a
1 m o l s u b s t a n c j i - w i e l k o [c i b a r i e r y e n e r g e t y c z n e j ( w s k a l i
m i k r o s k o p o w e j b a r i e r a p o t e n c j a Bu ) , k t ó r m u s i p o k o n a u k Ba d
r e a g u j c y c h i n d y w i d u ó w c h e m i c z n y c h a b y d o s z Bo d o r e a k c j i
c h e m i c z n e j .
E n e r g i a k t y w a c j i d l a r e a k c j i m o \n a w y z n a c z y n a p o d s t a w i e
r ó w n a n i a A r r h e n i u s a , z n a j c s z y b k o [ r e a k c j i w r ó \n y c h
t e m p e r a t u r a c h :
k - s t a Ba s z y b k o [c i r e a k c j i
E a - e n e r g i a a k t y w a c j i , A s t a Ba
e m p i r y c z n a ,
R - s t a Ba g a z o w a , T - t e m p e r a t u r a
C z y m m n i e j s z a e n e r g i a a k t y w a c j i , t y m z w i k s z a s i s z y b k o [
r e a k c j i . K a t a l i z a t o r y o b n i \a j e n e r g i a k t y w a c j i p r z e z t w o r z e n i e
k o m p l e k s ó w p r z e j [c i o w y c h z s u b s t r a t a m i . O p r ó c z t e g o e n e r g i a t a
j e s t z a l e \n a o d w i e l u c z y n n i k ó w .
W z a l e \n o [c i o d r o d z a j u s u b s t a n c j i u t l e n i a n e j , t e m p e r a t u r y
o t o c z e n i a i i l o [c i u t l e n i a c z a w c z a s i e p r o c e s u s p a l a n i a m o \e
p o j a w i s i p Bo m i e D, \a r i / l u b d y m .
S t d t e \ s p a l a n i e d z i e l i m y n a :
" S p a l a n i e p Bo m i e n i o w e - p r o c e s s p a l a n i a s u b s t a n c j i , w k t ó r y m
p o j a w i a s i p Bo m i e D. W y s t p u j e p o d c z a s s p a l a n i a g a z ó w , c i e c z y
i n i e k t ó r y c h m a t e r i a Bó w s t a By c h , k t ó r e t w o r z p a l n f a z l o t n .
" S p a l a n i e b e z p Bo m i e n i o w e - p r o c e s s p a l a n i a n i e k t ó r y c h
m a t e r i a Bó w w f a z i e s t a Be j b e z p o j a w i e n i a s i p Bo m i e n i a .
W y s t p u j e p o d c z a s s p a l a n i a m a t e r i a Bó w s t a By c h , k t ó r e w d a n y c h
w a r u n k a c h o t o c z e n i a n i e t w o r z p a l n e j f a z y l o t n e j .
S p a l a n i e b e z p Bo m i e n i o w e
T l e n i e [a r z e n i e
T l e n i e p o w o l n e s p a l a n i e m a t e r i a Bu b e z e m i s j i [w i a t Ba
w i d z i a l n e g o , c h a r a k t e r y z u j c e s i w y d z i e l a n i e m d y m u i w z r o s t e m
t e m p e r a t u r y . T e n r o d z a j s p a l a n i a g Bó w n i e d o t y c z y m a t e r i a Bó w
p o c h o d z e n i a n a t u r a l n e g o n p . w g l a d r z e w n e g o , s k ó r y , f i l c u , k t ó r e
w d a n y c h w a r u n k a c h s p a l a n i a n i e t w o r z p Bo m i e n i a i n i e d a j \a r u .
J e [l i p o d c z a s s p a l a n i a b e z p Bo m i e n i o w e g o p o j a w i s i \a r ( e m i s j a
[w i a t Ba z e s t r e f y s p a l a n i a ) w ó w c z a s p r o c e s s p a l a n i a n a z y w a m y
\a r z e n i e m .
J a r z e n i e w g P N - I S O 8 4 2 1 - 1 : 1 9 9 7 \a r z e n i e w y t w o r z o n e b e z
s p a l a n i a l u b i n n y c h c h e m i c z n y c h r e a k c j i n p . \a r z e n i e w y t w o r z o n e
p r z e z e l e k t r y c z n i e g r z a n e w Bó k n o w o l f r a m o w e .
S p a l a n i e z e w z g l d u n a s t o s u n e k i l o [c i o w y m a t e r i a Bu p a l n e g o i
u t l e n i a c z a m o \e m y p o d z i e l i t a k \e n a :
- s p a l a n i e c a Bk o w i t e , s p a l a n i e n i e c a Bk o w i t e
- s p a l a n i e z u p e Bn e l u b n i e z u p e Bn e .
S p a l a n i e c a Bk o w i t e i z u p e Bn e j e s t t o s p a l a n i e w r e z u l t a c i e , k t ó r e g o
o t r z y m u j e s i p r o d u k t y , k t ó r e n i e m o g s i j u \ p a l i n p . : d w u t l e n e k
w g l a ( C O 2 ) , w o d a ( H 2 O ) , d w u t l e n e k s i a r k i ( S O 2 ) , p i c i o t l e n e k f o s f o r u
( P 2 O 5 ) , i t p . C a By w g i e l a t o m o w y z a w a r t y w p a l i w i e s p a l a s i n a C O 2 ,
c a By w o d ó r n a H 2 O , c a Ba s i a r k a n a S O 2 , l u b S O 3 .
S p a l a n i e n i e c a Bk o w i t e z a c h o d z i g d y p o s p a l e n i u s u b s t a n c j i p o z o s t a j
n i e w y p a l o n e c z [c i w p o s t a c i : s a d z y ( w g i e l i i n n e ) , w g l o w o d o r y ,
p o z o s t a Bo [ z w g l o n a .
S p a l a n i e n i e z u p e Bn e - p o l e g a n a t y m , \e t y l k o c z [ w g l a a t o m o w e g o
z a w a r t e g o w p a l i w i e s p a l a s i n a C O 2 , a p o z o s t a Ba c z [ n a C O .
S P A L A N I E
k o n t r o l o w a n e n i e k o n t r o l o w a n e
S p a l a n i e k o n t r o l o w a n e - t y p r e a k c j i c h e m i c z n e j , w k t ó r e j
z a r ó w n o i l o [ p a l i w a , j a k i s z y b k o [ j e g o d o s t a r c z a n i a j e s t
k o n t r o l o w a n a w d a n y c h w a r u n k a c h w e n t y l a c j i i w d a n y c h
w a r u n k a c h c i e p l n y c h .
S p a l a n i e n i e k o n t r o l o w a n e - t a k i t y p r e a k c j i , k t ó r y p r z e b i e g a
w u k Ba d z i e p a l n y m w s p o s ó b s a m o r z u t n y b e z \a d n e j k o n t r o l i .
P o d z i a B z e w z g l d u n a s t a n s k u p i e n i a r e a g e n t ó w :
" H o m o g e n i c z n e
" H e t e r o g e n i c z n e
P o d z i a B z e w z g l d u n a s z y b k o [ s p a l a n i a :
" D y f u z y j n e ( w o l n e ) s z y b k o [ s p a l a n i a z a l e \y o d d y f u z j i
p o w i e t r z a d o [r o d o w i s k a s p a l a n i a
" K i n e t y c z n e ( s z y b k i e ) - s z y b k o [ r . s p a l a n i a z a l e \y o d
s z y b k o [c i p r z e b i e g u r e a k c j i c h e m i c z n e j .
S p a l a n i e d y f u z y j n e -
" j e s t n a j c z [c i e j s p o t y k a n y m w p r z y r o d z i e i t e c h n i c e
"
"
"
r o d z a j e m s p a l a n i a ,
" j e g o i s t o t a p o l e g a n a t y m , \e m i e s z a n i n a p a l n a n i e j e s t
d o s k o n a l e w y m i e s z a n a , l e c z p a l i w o i u t l e n i a c z w y s t p u j
p o c z t k o w o o s o b n o , a n a s t p n i e m i e s z a j s i w s k u t e k d y f u z j i
" w w a r s t w i e r o z d z i e l a j c e j u t l e n i a c z i p a l i w o g a z o w e , g d z i e
s t o s u n e k p o w i e t r z a d o p a l i w a o s i g a w a r t o [ s t e c h i o m e t r y c z n
( = 1 ) , s t a b i l i z u j e s i p Bo m i e D d y f u z y j n y , p o k t ó r e g o s t r o n i e
»
w e w n t r z n e j w y s t p u j e m i e s z a n i n a s p a l i n i g a z u p a l n e g o , a p o
s t r o n i e z e w n t r z n e j - m i e s z a n i n a s p a l i n i p o w i e t r z a
P r z y k Ba d a m i s p a l a n i a d y f u z y j n e g o ( w c z y s t e j f o r m i e ) s :
- s p a l a n i e g a z u w y p By w a j c e g o z r u r k i d o a t m o s f e r y ,
- s p a l a n i e k r o p e l p a l i w a c i e k Be g o w p o w i e t r z u ( s i l n i k t Bo k o w y z
w t r y s k i e m b e z p o [r e d n i m , s i l n i k p r z e p By w o w y ) ,
- p Bo m i e D [w i e c y .
W p Bo m i e n i u w y r ó \n i a s i s t r e f p a l n e j f a z y l o t n e j i s t r e f
s p a l a n i a ; w s t r e f i e p a l n e j f a z y l o t n e j n a s t p u j e p r z y g o t o w a n i e
p a l i w a d o s p a l e n i a .
S p a l a n i e d y f u z y j n e
l a m i n a r n e t u r b u l e n t n e
s z y b k o [ p r z e p By w u s z y b k o [ p r z e p By w u j e s t
c h a o t y c z n a ,
j e s t s t a Ba , n i e w i e l k a , p r z y p a d k o w a
m a Be p o w i e r z c h n i e s p a l a n i a ( 5 0 c m 2 )
Z e w z r o s t e m p r d k o [c i w y p By w u p Bo m i e D - p o p r z e j [c i u f a z y
p o [r e d n i e j , w k t ó r e j m a l e j e j e g o w y s o k o [ - s t a j e s i p Bo m i e n i e m
t u r b u l e n t n y m , c o p o w o d u j e u s t a l e n i e j e g o w y s o k o [c i n a n i \s z y m
p o z i o m i e w s t o s u n k u d o d Bu g o [c i p Bo m i e n i a l a m i n a r n e g o o r a z
o d e r w a n i e s i o d k r a w d z i d y s z y p a l n i k a . W y s o k o [ p Bo m i e n i a
s t a j e s i n i e z a l e \n a o d w y d a t k u g a z u p r z e z d y s z .
P o \a r w g P N - I S O 8 4 2 1 - 1 : 1 9 9 7 :
" 1 . P r o c e s s p a l a n i a c h a r a k t e r y z u j c y s i e m i s j c i e p l n , k t ó r e m u
t o w a r z y s z y d y m i / l u b p Bo m i e D.
" 2 . S p a l a n i e o n i e k o n t r o l o w a n y m p r z e b i e g u w c z a s i e i p r z e s t r z e n i .
W y b u c h g w a Bt o w n e r o z p r \a n i e s i g a z u , k t ó r e m o \e b y
w y n i k i e m s z y b k i e j r e a k c j i u t l e n i e n i a l u b r o z k Ba d u , z e w z r o s t e m
t e m p e r a t u r y l u b b e z n i e g o .
R Ó [N I C A m i d z y p o \a r e m a s p a l a n i e m :
P O [A R
s u m a r y c z n y e f e k t c i e p l n y z a i s t n i e n i a r ó \n y c h p r z e m i a n
c h e m i c z n y c h i z j a w i s k f i z y c z n y c h w o k r e [l o n y m u k Ba d z i e
t e r m o d y n a m i c z n y m i p o w o d u j c y j e g o z m i a n ,
p o w s t a j e t y l k o w t e d y , g d y i s t n i e j e p r z e s t r z e n n a i c z a s o w a
w s p ó Bz a l e \n o [ c z y n n i k ó w w a r u n k u j c y c h j e g o p o w s t a n i e
j e s t s u m r e a k c j i s p a l a n i a i n a j e g o r o z w ó j o d d z i a Bu j e u k Ba d p a l n y ,
o t o c z e n i e .
S P A L A N I E
z a c h o d z i w [c i [l e o k r e [l o n e j o b j t o [c i ,
j e s t t o f i z y k o c h e m i c z n y p r o c e s w z a j e m n e g o o d d z i a By w a n i a
m a t e r i a Bu p a l n e g o ( p a l i w a ) i p o w i e t r z a
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