Warum erhöht ' die Temperatur von etwas wie Holz oder Papier nicht, um sie in Brand zu setzen?
On Dezember 31, 2020 by adminStellen Sie sich vor, wir haben ein Papierbuch. Wenn wir dies in eine Pfanne geben und die Temperatur erhöhen, würde dieses Buch nicht in Brand geraten. Wenn das Buch andererseits direkt mit dieser Wärmequelle interagiert, entzündet es sich. Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Situationen?
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Antwort
Bevor Sie Ihre Frage beantworten, ist es wichtig zu verstehen, wie sich ein festes Material entzündet. Bei Kraftstoffen, die Wasserstoff und Kohlenstoff wie Papier enthalten, ist die Zündung ein Gasphasenphänomen. Es ist nicht der Feststoff selbst, der sich entzündet. Bevor ein festes Material entzündet werden kann, muss es teilweise in ein flüchtiges (brennbares) Gas umgewandelt werden. Dies erfordert im Allgemeinen Wärme. Es sind die brennbaren Gase an der Oberfläche des Feststoffs, die sich tatsächlich entzünden, nicht der Feststoff selbst. Der Prozess der Zersetzung eines Feststoffs zur Erzeugung von brennbarem Gas wird als Pyrolyse bezeichnet. Die entzündbaren gasförmigen Produkte der Pyrolyse müssen im richtigen Verhältnis mit Sauerstoff (Luft) gemischt werden, um im sogenannten brennbaren Bereich zu liegen.
Die Zündung des durch Erhitzen des Papiers erzeugten Gas / Luft-Gemisches kann auf zwei Arten erfolgen. Wenn Sie die Temperatur des Gemisches weiter erhöhen, kann es die sogenannte Selbstentzündungstemperatur erreichen und sich entzünden. Dies wäre der Mechanismus für das Buch auf einer beheizten Pfanne. Alternativ kann das Gemisch auch entzündet werden, wenn es einer Zündquelle wie einer externen Flamme oder einem Lichtbogen ausgesetzt wird. Das wäre dein Buch, umgeben von Luft und einer Flamme ausgesetzt. Die Temperatur des Gemisches, bei der dies auftritt, wird als vorgesteuerte Zündtemperatur oder Blitzzündungstemperatur bezeichnet. Im Allgemeinen ist die pilotierte (Blitz-) Zündtemperatur niedriger als die automatische (Selbst-) Zündtemperatur.
Zurück zu Papier und Ihrem Buch: @StudyStudy erwähnte Fahrenheit 451. Das (233 C) ist zufällig die Selbstentzündungstemperatur von Papier, bekannt geworden durch das gleichnamige Buch. Der ursprüngliche Test zur Bestimmung dieser Temperatur stammt aus ASTM 1929 „Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Zündtemperaturen von Kunststoffen“, obwohl der Test nicht auf Kunststoffe beschränkt ist. Die pilotierte (Blitz-) Zündtemperatur unter Verwendung des ASTM-Tests beträgt etwa 177 ° C, was weniger als die Selbstzündungstemperatur ist.
Betrachten wir nun Ihr Buch in einer Pfanne. Da sich über der Pfanne keine Flamme oder kein Lichtbogen befindet, würde jede Zündung automatisch (selbst) gezündet. Alle anderen Dinge, die oben erwähnt wurden, erfordern, wie oben erwähnt, dass das Gas höhere Temperaturen aufweist als die Zündung, an der eine Pilotquelle (Flamme oder Lichtbogen) beteiligt ist. Darüber hinaus erfolgt die Erwärmung auf der Unterseite des Buches. Ein Großteil dieser Wärme wird durch Wärmeleitung von der erhitzten Oberfläche in die Masse des Buches und durch Konvektion in die Umgebungsluft geleitet. Die meisten gasförmigen Pyrolyseprodukte, die am Boden entstehen können, werden daran gehindert, sich mit Luft zu vermischen, was für die Zündung wesentlich ist. Die Umgebungsluft über der Pfanne verdünnt die gasförmigen Produkte, die aus der Bodenfläche austreten. Was Sie wahrscheinlich bekommen, ist ein Buch mit verkohltem Boden, aber ohne brennende Zündung.
Wenn das Buch von Luft umgeben ist, die einer externen Flamme ausgesetzt ist, kann die viel höhere Flammentemperatur schnell sowohl eine Pyrolyse (thermische Zersetzung) als auch eine Entzündung der entstehenden Dämpfe verursachen.
Hoffe dies hilft.
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- Es sollte auch beachtet werden, dass einige Teile der Flamme heißer als die Pfanne werden Die anderen Überlegungen werden sogar ignoriert.
Antwort
Die Pfanne beginnt bei Raumtemperatur, z. B. 20 ° C. Die Gasflamme beginnt bei 2000 ° C. Die Zündtemperatur von Papier beträgt ungefähr 200 ° C.
Die Flamme kann das Papier also sofort entzünden, die Pfanne jedoch nicht sofort, da es sich erwärmen muss. Die Pfanne kann das Papier entzünden, wenn die Flamme die Pfanne und das Papier auf die Zündtemperatur erwärmen kann. Abhängig von der Pfanne ist es jedoch möglich, dass sich die Pfanne nicht auf die Papierzündungstemperatur erwärmt, wenn sie schnell genug Wärme an die Umgebungsluft verliert.
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