消防燃烧学基础 - PowerPoint Presentation.ppt

第二章 消防燃烧学基础 四川警察学院治安系 第一节 燃烧的本质 一、燃烧的本质 1. 燃 烧 众所周知，燃烧俗称“火”。“火”又是与燃烧分不开的。凡是看到火，必有一种东西在燃烧，否则就不会有火。人们在日常生活中司空见惯的热、光、烟等都是燃烧的一些可以直观感觉到的表面现象，那么什么是燃烧呢？ 燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或者）发烟现象。 (1) 光：燃烧区域的温度较高，使其中高热的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；(2) 火焰：发光的气相燃烧区域就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；(3) 烟：由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。 2、燃烧学说 在古代，人们对火有各种认识。例如，我国五行说中的“金、木、水、火、土”，古希腊四元说中的“水、土、火、气，古印度四大说中的“地、水、火、风”，都有“火”。在古人看来，火是万物之源。由于科学技术条件和生产力水平的限制，那时人们不可能揭示火的本质。随着科学的发展，火在生产和生活中的应用日益广泛，就迫使人们想要弄清火的本质。于是，许多人开始对燃烧现象进行观察研究，因而也产生了种种对燃烧现象的解释，其中有代表性的有三种： (一)燃素说 这是17世纪到18世纪，在欧洲影响最大、流传最广的一种解释燃烧现象的学说。该学说认为： (1)火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体，由这种火微粒构成的元素就是燃素； (2)所有可燃物都含有燃素，并且在燃烧时将燃素释放出来，变为灰烬，不含燃素的物质不能燃烧； (3)物质在燃烧时之所以需要空气，是因为空气能吸收燃素。 (二)燃烧氧学说 1774年英国化学家普利斯特丽，在实验室制得了氧。后来法国化学家拉瓦锡在普利斯特丽发现氧的基础上又作大量的科学试验，并对所有实验结果进行综合分析和归纳，推翻了当时流行已久的燃素学说，提出了关于火的氧化理论——燃烧氧学说，并于1777年公布于世。该学说认为：燃烧是可燃物与氧的化合反应，同时发光、放热。燃烧氧学说的建立，使燃烧这一自然界之谜才真正被人们所认识。但是，燃烧氧学说仅能解释燃烧是可燃物与氧的化合反应，但这一反应是如何进行的，要经过哪些步骤，受哪些因素的影响等等，还未能给予解答。 (三)链锁反应理论 在本世纪二十年代，由于化学动力学的发展，自由基(链)反应理论问世。这一理论无疑对燃烧学是一个很大推动。许多从事燃烧研究的科学家对这一理论非常感兴趣，他们把链反应理论应用于研究燃烧动力学。二十世纪三十年代，前苏联科学家谢苗诺夫等人创建了燃烧反应动力学的链锁反应理论，这就解决了燃烧的历史问题，使人们对燃烧的本质有了更深刻的认识。随着科学的发展，对燃烧的认识还将不断完善和深化，从而必将促进消防科学的飞速发展。 3.燃烧的本质 那么，什么是燃烧的本质呢？ 人类对火的认识，已经有几十万年的历史了。从钻木取火，到后来发现热可以从各种能量转换，是经亿万人的长期用火实践和大量的科学实验证明，燃烧的本质表现在： (1) 燃烧是一种化学反应; (2) 燃烧必须有放热、发光现象. (1) 燃烧是一种化学反应 那么，什么是化学反应？即“有新物质生成的反应”。例如：铁在潮湿的空气中生锈是一种化学反应：4Fe +3O2 →2Fe2O3（铁在潮湿的空气中生锈）。 为什么说燃烧是化学反应？因为可燃物质在燃烧过程中变成了与原来性质完全不同的新物质。 既然燃烧是一种化学反应，那么，是否化学反应都是燃烧呢？正如狗有四条腿，是否四条腿的都是狗呢？显然，这样的反推当然不成立。 这是因为人类生存在物质世界，化学反应就构成了物质世界的千差万别，化学反应非常之多，它们不都是燃烧现象。比如，生石灰遇水发生下列反应： CaO+ H2O →Ca(OH)2 +Q (2) 燃烧必须有放热、发光现象 通过前面的讨论可以证明： 木材燃烧时，既是化学反应，又有放热、发光现象，所以称为燃烧。 泡沫的生成，是由碱性药粉NaHCO3（小苏打）和酸性药粉Al2(SO4)3与H2O起反应后生成的新物质（泡沫），这是一种化学反应，但在反应过程中既没有发光，也没有放热现象，显然不能称为燃烧。 综上所述，一切燃烧过程都具有下列两个共同特点： （1）都有新物质产生（这就是说，燃烧是一种化学反应）； （2）都伴随有放热发光现象。 因此，燃烧的定义：燃烧是可燃物与空气中的氧（氧化剂）作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。 化学反应是燃烧的实质，热和光是燃烧的物理特征。 根据这些特征，就可以将燃烧现象与其它现象区别开来。