Sagorevanje — разлика између измена

'''Gorenje''' ili '''izgaranje''' je [[hemija|hemijski]] proces, kod kojeg dolazi do [[oksidacija|oksidacije]] gorivih sastojaka nekog goriva. To je proces između [[goriva]] i [[oksidans]]a, u kojem se stvara [[toplota]] zbog promene hemijskih sastojaka. Uz oslobađanje toplote može se pojaviti [[svetlost]], u obliku [[Toplotno zračenje|žarenja]] ili [[plamen]]a. Goriva su najčešće [[Organska hemija|organske materije]] (posebno [[ugljovodonik|ugljovodonici]]) u [[gas]]ovitom, [[tečnost|tečnom]] ili [[Čvrsto agregatno stanje|čvrstom]] stanju.

 

Potpuno izgaranje je gotovo nemoguće postići. U stvarnosti, gorenjem dolazi do hemijske ravnoteže, gde je prisutan velik broj različitih hemijskih jedinjenja, u većem ili manjem udelu, kao recimo [[ugljen monoksid]] ili čisti [[ugljenik]] (čađ ili pepeo), uz proizvode gorenja. Dodatno, gorenje u [[Zemljina atmosfera|atmosferskom vazduhu]], koji je 78% [[azot]], stvora čitav niz [[azotni oksidi|azotnih oksida]].<ref> [http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-3527324496.html -{Handbook of Combustion}-]</ref>

 

Kod potpunog izgaranja, gorivi sastojci izgaraju u kiseoniku, stvarajući ograničen broj proizvoda. Kada ugljovodonik izgara u kiseoniku, hemijska reakcija stvora samo [[ugljen-dioksid]] i [[voda|vodu]]. Kada hemijski elementi izgaraju, nastaju pre svega oksidi tih elemenata. [[Ugljenik]] će stvoriti ugljen dioksid, [[azot]] će stvoriti [[azot dioksid]], [[sumpor]] stvara [[sumpor dioksid]], a [[gvožđe]] stvara [[gvožđe (III) oksid]].

 

::-{CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂}-O

::-{2 CH₄ + 3 O₂ → 2 CO + 4 H₂O}-

 

Nepotpuno izgaranje će se pojaviti samo onda kada nema dovoljno kiseonika da omogući gorivu potpunu reakciju pri stvaranju ugljen dioksida i vode.

 

Stupanj izgaranja se može meriti i proučavati, sa opremom za testiranje. Dobavljači [[Klimatizacija|klimatizacije]], [[vatrogasci]] i [[inženjer]]i, koriste uređaje za proveru izgaranja, da bi proučili efikasnost plamenika i klipnih motora, za vreme izgaranja. Posebno je to važno za prevozna vozila, da bi se smanjilo [[Zagađenje|zagađivanje]]. <ref>-{[http://www.northeastchp.org/nac/businesses/emissions.htm "CHP Emissions", Northeastchp.org., 2010.]}-</ref>

 

 

Brzo izgaranje je oblik gorenja, poznat kao vatra, u kojoj se velike količine toplotne i svetlosne energije oslobađaju, a često nastaje i [[plamen]]. Primjenjuje se kod motora s unutrašnjim izgaranjem ili kod termobarnog oružja. Ponekad, velika količina gasa stvara pretjeran [[pritisak]], koji stvara buku. Takvo izgaranje nazivamo [[eksplozija]]. Za izgaranje nije uvek neophodan kiseonik, recimo vodonik izgara s [[hlor]]om, stvarajući vodonikov hlorid, uz oslobađanje topline i svetla, svojstvenih izgaranju.

 

Izgaranje kojim se stvara turbulentni plamen, koristi se uglavnom za industrijske primjene ([[Turbomlazni motor|gasne turbine]], [[Benzinski motor|benzinski motori]] itd.), zato što [[turbulencija]] pomaže mešanju goriva i oksidansa.

 

Godine [[2000]]. eksperimenti koje je provela [[NASA]], pokazali su da [[gravitacija]] igra dodatnu ulogu u oblikovanju plamena. Normalni raspored plamena kod normalne gravitacije zavisi od prenosa toplote. Kod male ili nulte gravitacije, kao u [[svemir]]u, prirodnog odvoda toplote nema, plamen postaje kuglast, dobija više plavu boju i izgaranje je bolje. <ref>-{[http://spaceflight.nasa.gov/history/shuttle-mir/science/mg/nm21460011.htm "Shuttle-Mir History - Candle Flame in Microgravity"], Spaceflight.nasa.gov., 1999.}-</ref>

 

Postupak gorenja koji se odvija u malom [[zapremina|obimu]], naziva se mikro izgaranje. Brzo hlađenje igra važnu ulogu u ravnoteži gorenja, u komorama za izgaranje.

 

Opšta hemijska jednačina za [[Stehiometrija|stohiometrijsko]] gorenje [[Ugljovodonik|ugljovodonika]] je: <ref>-{[http://www25.brinkster.com/denshade/hydro.html Hydrocarbon combustion] "Simple applet that illustrates the Chemical equation"}-</ref>

 

[[Azot]] može izgoreti i kada postoji višak kiseonika. Toj termodinamičkoj reakciji pogoduju visoke temperature. [[Dizel motor]] radi sa viškom kiseonika da be se izgorele i male čestice, pa kao rezultat stvara i azotne okside. Da bi se smanjilo stvaranje [[azotni oksidi|azotnih oksida]], zakonski je obavezno imati na automobilima [[katalitički pretvarač]] ili katalizator, ili dodavati ispustnim gasovima [[ureja|ureju]].

 

Gorenje tekućeg goriva u atmosferi kiseonika se u u stvari događa u [[gas]]ovitom stanju goriva. [[Para|Pare]] sagorevaju, a ne tečnost. Zbog toga, tečnost će se zapaliti samo iznad određene temperature, koja se zove [[Tačka paljenja|temperatura zapaljenja]]. Temperatura zapaljenja je najniža temperatura, na kojoj para tečnosti ili isparljive čvrste materije, stvara zapaljivu smjesu sa vazduhom. Pri temperaturi zapaljenja, pare blizu površine tečnosti se zapale kada se izlože [[plamen]]u.

 

Izgaranje čvrstih goriva se sastoji od 3 procesa, koji se i preklapaju:

 

Izgaranje s kiseonikom uključuje čitav niz reakcija sa [[radikal (hemija)|radikalima]].

 

Visoka energija koja je potrebna za početak gorenja se objašnjava neobičnom strukturom molekula [[kiseonik]]a. On je stabilan [[molekul]], koji sadrži dvostruku [[kovalentna veza|kovalentnu vezu]]. U njegovoj strukturi su svi [[elektron]]i molekula spareni. Ogledima je, međutim, utvrđeno da kiseonik ima paramagnetična svojstva, što ukazuje na nesparene elektrone u strukturnoj formuli molekula kiseonika. Da bi se pokrenulo izgaranje, potrebno je prvo pretvoriti molekul kiseonika u dva [[atom]]a kiseonika. Ta prelazna reakcija ima visoku energiju aktivacije, ali se nakon toga oslobađa znatna količina toplote, čime se reakcija nastavlja. Nakon iniciranja nastaju brojni radikali, kao što su vodonik peroksid (-{HOO}-'''·'''), [[hidroksil]]ni radikal (-{OH}-'''·'''), hidroperoksid (O2⁻), ugljen monoksid, jednoatomni kiseonik, itd.

 

 

U slučaju [[fosilna goriva|fosilnih goriva]] koja izgaraju sa [[vazduh]]om, temperatura izgaranja zavisi od niza faktora:

[[Adijabatski sistem|Adijabatska temperatura izgaranja]] se povećava sa većom toplotnom moći, većim ulaznim temperaturama vazduha i goriva, i ako stehiometrijski odnos vazduha i goriva teži 1. Adijabatska temperatura izgaranja za [[ugljen]] je oko 2 200 °-{C}- (temperaturama vazduha i goriva je sobna temperatura i λ = 1), oko 2 150 °-{C}- za [[nafta|naftu]] i 2 000 °-{C}- za [[Prirodni gas|zemni gas]].

 

 

 

Brzina izgaranja je količina materijala koja izgara u jedinici vremena, a izražava se u jedinicama: -{kg/s}- ili -{g/s}-.

 

{{reflist|2}}

 

* [http://www.cosmolearning.com/video-lectures/balancing-ii-hydrocarbon-combustion-reaction/ Sagorevanje ugljovodonika]

* [http://mark.jelezniak.de/Chemked/index.htm Simulacija sagorevanja gasa]

{{Commonscat|Combustion}}