Miksi tuli on kuuma? Kuinka kuuma on?

Tuli on kuuma, koska lämpöenergia (lämpö) vapautuu, kun kemialliset sidokset hajoavat ja muodostuvat a palaminen reaktio. Palaminen muuttaa polttoaineen ja hapen hiilidioksidiksi ja vedeksi. Energia on tarvitaan reaktion käynnistämiseksi, hajottamalla sidoksia polttoaineessa ja happiatomien välillä, mutta paljon enemmän energiaa vapautuu kun atomit sitoutuvat yhteen hiilidioksidiksi ja veteen.

Polttoaine + happi + energia → hiilidioksidi + vesi + enemmän energiaa

Sekä kevyt että lämpö vapautuvat energiana. Liekit ovat näkyviä todisteita tästä energiasta. Liekit koostuvat lähinnä kuumia kaasuja. Höyryt hehkuvat, koska aine on tarpeeksi kuuma lähettämään hehkulamppua (paljon kuin kiuaspoltin), kun taas liekit lähettävät valoa ionisoiduista kaasuista (kuten loisteputki). Tulipalo on näkyvä merkki palamisreaktiosta, mutta myös lämpöenergia (lämpö) voi olla näkymätön.

Lyhyesti: Tuli on kuuma, koska polttoaineeseen varastoitunut energia vapautuu yhtäkkiä. Kemiallisen reaktion käynnistämiseen tarvittava energia on paljon vähemmän kuin vapautuva energia.

Keskeiset tavarat: Miksi tuli on kuuma?

Palossa ei ole yhtä lämpötilaa, koska vapautuvan lämpöenergian määrä riippuu useista tekijät, mukaan lukien polttoaineen kemiallinen koostumus, hapen saatavuus ja liekin osuus mitattu. Puupalo voi ylittää 1100 ° C (2012 ° Fahrenheit), mutta erityyppiset puut palavat lämpötilassa eri lämpötilat. Esimerkiksi mänty tuottaa yli kaksi kertaa enemmän lämpöä kuin kuusi tai paju, ja kuiva puu polttaa kuumemmin kuin vihreä puu. Ilmassa oleva propaani palaa vertailukelpoisessa lämpötilassa (1980 ° C), silti paljon kuumemmalla happea (2820 ° C). Muut polttoaineet, kuten asetyleeni happea (3100 ° C), polttavat kuumemmin kuin mikään puu.

Tulipalon väri on karkea mittari siitä, kuinka kuuma se on. Syvänpunainen tuli on noin 600-800 ° C (1112-1800 ° Fahrenheit), oranssinkeltainen on noin 1100 ° C. (2012 ° Fahrenheit), ja valkoinen liekki on vielä kuumempi ja vaihtelee välillä 1300-1500 Celsius (2400-2700 °). Fahrenheit). Sininen liekki on kuumin kaikista, välillä 1400-1650 ° C (2600-3000 ° Fahrenheit). Bunsen-polttimen sininen kaasuliekki on paljon kuumempi kuin vahakynttilän keltainen liekki!

Liekin kuumin osa on maksimaalisen palamispiste, joka on liekin sininen osa (jos liekki palaa niin kuumaksi). Useimpien luonnontieteellisiä kokeita suorittavien opiskelijoiden kuitenkin kerrotaan käyttävän liekin yläosaa. Miksi? Koska lämpö nousee, liekin kartion yläosa on hyvä keräyspiste energialle. Lisäksi liekin kartiossa on melko tasainen lämpötila. Toinen tapa mitata suurimman lämmön alue on etsiä liekin kirkkain osa.

Kaikkien aikojen tuotettu liekki oli 4990 ° C. Tämä palo muodostui käyttämällä disyaaniasetyleeniä polttoaineena ja otsonia hapettimena. Tulipaloa voidaan myös tehdä. Esimerkiksi liekki, joka on noin 120 ° C, voidaan muodostaa käyttämällä säänneltyä ilma-polttoaineseosta. Koska viileä liekki on kuitenkin tuskin yli veden kiehumispistettä, tämäntyyppistä tulta on vaikea ylläpitää ja se sammuu helposti.

Lisätietoja palosta ja liekkeistä suorittamalla mielenkiintoisia tiedeprojekteja. Opi esimerkiksi kuinka metallisuolat vaikuttavat liekin väriin tehdä vihreää tulta. Käytä kemiaa aloita tulipalo ilman tulitikkuja. Etsitkö todella jännittävää projektia? Antaa tulipalon hengittäminen kokeilla.

• Schmidt-Rohr, K (2015). "Miksi palaminen on aina eksotermistä, ja se tuottaa noin 418 kJ moolia kohti O: ta₂". J. Chem. EDUC. 92 (12): 2094–99. doi:10,1021 / acs.jchemed.5b00333