燃燒反應

燃燒反應通常發生在碳氫化合物與氧氣反應產生二氧化碳和水。燃燒反應是混合物中的可燃成分急劇與氧反應形成火焰放出大量的熱和強烈的光的過程。當燃燒反應達到化學平衡時，會產生多種主要和次要產物；例如燃燒碳時會產生一氧化碳和煤煙。此外，在大氣中發生燃燒反應時，因為大氣中含有78%的氮氣的緣故，會產生各式各樣的氮氧化物。

完整的燃燒反應中，一物質和氧化劑（如氧氣、氟氣）反應，其生成物為燃料的各元素氧化反應后的產物。例如：

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量

CH2S + 6F2 → CF4 + 2HF + SF6

2H2 + O2 → 2H2O(g) + 能量

然而在真實情況下不可能達到完整的燃燒反應。

燃燒的條件：

可燃物（還原劑）：凡能與氧或其它氧化劑起燃燒反應的物質。

助燃物（氧化劑）：凡是與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質。

點火源：凡能引起物質燃燒的點燃能源，統稱為點火源。

燃燒產物：由於燃燒而生成的氣體、液體和固體物質。分為以下三種：

完全燃燒產物（Products of Complete Combustion）：不能再繼續燃燒的產物。

不完全燃燒產物（Products of Incomplete Combustion）：能繼續燃燒的產物。

分裂產物（Dissociation Products）：受燃燒高溫作用，產物分子可逆地分解為其他分子原子（團、或離子）。

燃燒產物的毒害作用：

1、缺氧窒息作用；

2、毒性、刺激性及腐蝕作用；

3、高溫氣體的熱損傷作用。

著火：可燃體系因某種原因引起自動升溫，反應自動加速，最後出現火焰的過程。

著火條件：使可燃體系在一段時間后出現劇烈的反應過程、從而使其在某一瞬間達到高溫反應態（燃燒態）的初始條件。

著火方式：

自燃：可燃物在沒有外部火花、火焰等火源的作用下，因受熱或自身發熱並蓄熱所產生的自然燃燒。

（1）熱自燃：可燃物因被預先均勻加熱而產生的自燃，整體溫度T升高，達某一溫度著火。

（2）化學自燃：可燃物在常溫下因自身的化學反應所產生的熱量造成的自燃。

引燃：可燃物局部受到火花、熾熱體等高溫熱源的強烈加熱而著火、燃燒，然後燃燒傳播到整個可燃物中。簡言之：火焰的局部引發及其相繼的傳播。

需要注意的幾點：（1）系統達到著火條件並不意味著已經著火，而只是系統已具備了著火的條件。（2）著火這一現象是就系統的初態而言的，它的臨界性質不能錯誤地解釋為化學反應速度隨溫度的變化有突躍的性質。（3）著火條件不是一個簡單的初溫條件，而是化學動力學參數和流體力學參數的綜合體現。

1、防火方法：（1）控制可燃物質；（2）隔絕空氣；（3）消除點火源；（4）設防火間距。

2、滅火方法：（1）隔離法；2）冷卻法；（3）窒息法；（4）抑製法。

1、反應熱：以熱的形式向環境散發或從環境吸收的、生成物所含能量的總和與反應物所含能量總和之間的差值。

2、生成熱：化學反應中由穩定單質反應生成某化合物時的反應熱，稱為該化合物的生成熱，又稱為生成焓。

3、燃燒熱：可燃物和助燃物作用生成穩定產物時的化學反應熱。

4、標準生成熱（Standard Enthalpy of Formation）：在101325Pa和指定溫度（一般為25℃，即298K下，由穩定單質反應生成1mol某物質的恆壓反應熱，稱為該物質的標準生成熱，亦稱為標準生成焓。

5、標準燃燒熱（Standard Heat of Combustion）：在101325Pa和指定溫度（一般為25℃，即298K）下，1mol某物質被完全氧化時的恆壓反應熱，稱為該物質的標準燃燒熱。

6、熱值：單位質量或單位體積的可燃物完全燃燒所放出的熱量；用Q表示。

7、高熱值：可燃物中的水和氫燃燒生成的水以液態存在時的熱值；用QH表示。

8、低熱值：可燃物中的水和氫燃燒生成的水以氣態存在時的熱值；用QL表示。

9、熱容：在沒有相變化和化學變化的條件下，一定量物質，溫度每升高1C所需要的熱量。

10、比熱容：在沒有相變化和化學變化的條件下，單位質量的物質，溫度升高1C所需要的能量。

11、恆壓熱容Cp：一定量氣體，當壓強保持不變，在沒有化學反應和相變的條件下，溫度改變1開爾文所吸收或放出的熱量，叫做恆壓熱容。

12、恆容熱容Cv：一定量氣體，當體積保持不變，在沒有化學反應和相變的條件下，溫度改變1開爾文所吸收或放出的熱量，叫做恆容熱容。

13、穩態導熱：物體內的溫度分佈不隨時間而變化的導熱過程

14、非穩態導熱：物體內的溫度分佈隨時間而變化的導熱過程。

1、熱自燃理論的基本出發點：

體系能否著火取決於化學反應放熱因素與體系向環境散熱因素的相對大小。如果反應放熱佔優勢，體系就會出現熱量積累，溫度升高，反應加速，出現自燃。反之，不能自燃。

2、熱自燃理論的研究對象

研究對象：預混可燃氣體

3、模型假設：

（1）設容器體積為V，表面積為S，其壁溫與環境溫度T0 相同。隨著反應的進行，壁溫升高，且與混氣溫度相同。

（2）容器中各點的溫度、濃度相同，開始時混氣溫度T 與環境溫度 T0 相同。

（3）容器中既無自然對流，也無強迫對流。

（4）對流換熱係數為h，它不隨溫度變化。

（5）著火前反應物濃度變化很小，即CA=CA0=常數

4、結論

（1）濃度極限：在壓力或溫度保持不變條件下，可燃物存在著火濃度下限和上限，如果體系中可燃物的濃度太大或太小，不管溫度或壓力多高，體系都不會著火。

（2）溫度極限：在壓力或濃度保持不變的條件下，體系溫度低於某一臨界值，體系不會著火；溫度再低於一更小的臨界值，不論濃度或壓力多大，體系都不會著火。

（3）壓力極限：在溫度或濃度保持不變的條件下，體系壓力低於某一臨界值，體系不會著火；壓力再低於一更小的臨界值，不論濃度或溫度多大，體系都不會著火。