燃燒與爆炸的基礎(chǔ)知識
燃燒與爆炸是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中常見的劇烈化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,它們具有強(qiáng)大的破壞力,了解其基礎(chǔ)知識對于預(yù)防相關(guān)事故以及保障安全有著重要意義。
一、燃燒的概念與條件
燃燒的定義
燃燒是一種發(fā)光、發(fā)熱的劇烈氧化反應(yīng)。通常涉及到可燃物質(zhì)與氧化劑(常見的是空氣中的氧氣)在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出能量,以光和熱的形式表現(xiàn)出來。例如,木材在空氣中燃燒,就是木材中的纖維素等可燃成分與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生火焰、放出熱量,并生成二氧化碳和水等產(chǎn)物。
燃燒的三要素
燃燒必須同時(shí)具備三個(gè)條件,即可燃物、助燃物(氧化劑)和引火源,這三者缺一不可,也被稱為燃燒三要素。
可燃物:凡是能與空氣中的氧氣或其他氧化劑起燃燒反應(yīng)的物質(zhì),都稱為可燃物,如常見的紙張、汽油、木材、天然氣等。不同的可燃物有著不同的化學(xué)組成和性質(zhì),其燃燒難易程度、燃燒速度等也各有差異。
助燃物:助燃物是能幫助和支持可燃物燃燒的物質(zhì),最常見的助燃物就是氧氣。在一些特殊情況下,其他氧化劑如氯酸鉀、高錳酸鉀等在化學(xué)反應(yīng)中也能起到助燃的作用。例如,在火箭推進(jìn)劑中,使用的一些含高氧化態(tài)元素的化合物可作為強(qiáng)氧化劑,支持燃料的燃燒,推動(dòng)火箭升空。
引火源:引火源是指能使可燃物與助燃物發(fā)生燃燒反應(yīng)的能量來源,常見的引火源有明火(如火柴火焰、打火機(jī)火焰等)、高溫物體(如熾熱的鐵塊、電烙鐵等)、電火花(如電器開關(guān)產(chǎn)生的電火花、靜電放電產(chǎn)生的火花等)、雷擊等。只要引火源提供的能量足以使可燃物達(dá)到其著火點(diǎn)(燃點(diǎn)),燃燒就會(huì)發(fā)生。
二、燃燒的類型
閃燃
閃燃是指在一定溫度下,可燃性液體(如汽油、酒精等)表面產(chǎn)生的蒸氣與空氣混合形成可燃混合氣,遇到火源時(shí)發(fā)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象。閃燃往往是可燃液體火災(zāi)的先兆,發(fā)生閃燃時(shí)的最低溫度稱為閃點(diǎn)。例如,汽油的閃點(diǎn)較低,在常溫下就容易揮發(fā)形成可燃混合氣,一旦遇到引火源就可能出現(xiàn)閃燃情況,所以汽油儲存和使用場所需要格外注意防火防爆。
著火
著火是指可燃物在與助燃物接觸并在引火源的作用下,持續(xù)進(jìn)行燃燒的現(xiàn)象。與閃燃不同,著火后的燃燒過程不會(huì)自行熄滅,而是會(huì)持續(xù)下去,直到可燃物燃盡或者燃燒條件被破壞為止。例如,用打火機(jī)點(diǎn)燃蠟燭,蠟燭就會(huì)持續(xù)燃燒,這就是典型的著火現(xiàn)象。
自燃
自燃是指可燃物在沒有外部火源的作用下,因自身內(nèi)部的物理、化學(xué)變化產(chǎn)生熱量,熱量積聚使溫度升高達(dá)到該物質(zhì)的著火點(diǎn)而自行燃燒的現(xiàn)象。根據(jù)引起自燃的原因不同,可分為受熱自燃和自熱自燃。受熱自燃是指可燃物因被外部熱源長時(shí)間加熱,溫度升高到著火點(diǎn)而發(fā)生的自燃;自熱自燃則是由于可燃物自身發(fā)生氧化、分解、聚合等化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生熱量積聚導(dǎo)致的自燃,比如一些堆積的煤炭、浸油的棉麻等在特定條件下可能會(huì)發(fā)生自熱自燃。
三、爆炸的概念與分類
爆炸的定義
爆炸是指在極短時(shí)間內(nèi),釋放出大量能量,產(chǎn)生高溫、高壓氣體,對周圍介質(zhì)做急劇的機(jī)械功,引起周圍介質(zhì)的變形、破壞等劇烈變化的現(xiàn)象。爆炸往往伴隨著巨大的聲響、強(qiáng)烈的沖擊波以及對周圍物體的破壞作用。
爆炸的分類
物理爆炸:物理爆炸是由于物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸,通常是由內(nèi)部壓力急劇升高導(dǎo)致的。例如,鍋爐、壓力容器等設(shè)備在超壓情況下,內(nèi)部的水蒸氣、氣體等介質(zhì)會(huì)迅速膨脹,沖破容器的束縛而發(fā)生爆炸,這種爆炸過程中物質(zhì)的化學(xué)成分一般沒有改變,只是其物理形態(tài)和能量狀態(tài)發(fā)生了變化。
化學(xué)爆炸:化學(xué)爆炸是由物質(zhì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),瞬間產(chǎn)生大量的熱、氣體和高壓而引起的爆炸。常見的化學(xué)爆炸包括可燃?xì)怏w、可燃液體蒸氣、粉塵等與空氣混合形成的爆炸性混合物,遇到引火源發(fā)生的爆炸,如煤礦井下瓦斯爆炸、面粉廠粉塵爆炸等;瘜W(xué)爆炸中物質(zhì)的化學(xué)組成和性質(zhì)發(fā)生了根本性變化,釋放出的能量比物理爆炸更為巨大,破壞力也更強(qiáng)。
了解燃燒與爆炸的基礎(chǔ)知識,有助于我們在生產(chǎn)生活中識別潛在的危險(xiǎn),采取有效的預(yù)防措施,保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全。