Combustión de combustibles: definición, tipos, estructura de la llama

Utilizamos diferentes tipos de combustible para diversos fines en el hogar, en la industria y para hacer funcionar los automóviles. Estos combustibles son estiércol de vaca, madera, carbón, carbón vegetal, gasolina, diésel, gas natural comprimido (GNC) y muchos más.

¿Qué es la combustión?

Un proceso químico en el que una sustancia reacciona con el oxígeno para emitir calor se denomina combustión. A la sustancia que se somete a combustión se le denomina combustible o combustible el cual puede ser sólido, líquido o gaseoso. 

En algunos casos, también se emite luz durante la combustión en forma de llama. por ejemplo, quema de madera.

Tipos de Combustión

1. Combustión Rápida: Cuando el gas se quema rápidamente y produce calor y luz. Tal combustión se llama combustión rápida.
2. Combustión Espontánea: La combustión en la que un material estalla repentinamente en llamas, sin aplicación de ninguna causa, se denomina combustión espontánea.
3. Combustión completa: La combustión completa es la mezcla de combustible con oxígeno sin que quede combustible con el tiempo, la fricción y la temperatura lo suficientemente alta como para encender todos los componentes del combustible.
4. Combustión incompleta: Es causada por una mezcla inadecuada de aire y combustible, tiempo de residencia insuficiente, temperatura insuficiente y exceso de aire total bajo.
5. Explosión: Cuando se produce una reacción repentina con liberación de calor y luz y desprendimiento de una gran cantidad de gas. Se llama explosión. Por ejemplo, petardos.

Las condiciones necesarias para la combustión son:

1. Presencia de una sustancia combustible, un combustible y un partidario de la combustión.
2. Calentar la sustancia combustible a su temperatura de ignición y mantenerla.
3. La presencia de aire u oxígeno.

¿Qué son las sustancias combustibles y no combustibles?

Sustancias como el papel y la madera que se incendian fácilmente son sustancias combustibles, mientras que las sustancias que no se incendian fácilmente son sustancias no combustibles, como arena, agua, vidrio.

Reacción de combustión

Una reacción de combustión ocurre cuando una sustancia reacciona rápidamente con el oxígeno (O ₂ ). La combustión se denomina comúnmente quema, y ​​la sustancia que se quema se suele denominar combustible. 

Los productos de una reacción de combustión completa incluyen dirust de carbono (CO ₂ ) y vapor de agua (H ₂ O). La reacción normalmente emite calor y luz. La ecuación general para una reacción de combustión completa es:

Combustible + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

El combustible que se quema en una reacción de combustión contiene compuestos llamados hidrocarburos, que son compuestos que contienen solo carbono e hidrógeno. por ejemplo, metano y etano. El gas natural es un combustible que se usa comúnmente en hornos domésticos y estufas de gas. El principal componente del gas natural es el metano (CH ₄ ). La combustión del metano está representada por la ecuación:

CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O

Combustible

Las fuentes de energía térmica para fines domésticos e industriales son la madera, el carbón vegetal, la gasolina, el queroseno, etc., que se denominan combustibles. Nos ayudan a satisfacer las necesidades del día a día. Un buen combustible es aquel que está fácilmente disponible. Es barato y se quema fácilmente en el aire a un ritmo moderado. Produce una gran cantidad de calor. No deja sustancias indeseables. Probablemente no haya ningún combustible que pueda ser considerado como un combustible ideal.

Tipos de combustibles

1. Combustibles sólidos: Algunos ejemplos son la madera y el carbón. Estos se utilizan para cocinar alimentos en los hogares. El carbón también se utiliza en las industrias.
2. Combustibles líquidos: ejemplos son el queroseno y la gasolina. El queroseno se usa en estufas para cocinar alimentos y la gasolina se usa como combustible.
3. Combustibles gaseosos: Los combustibles como el gas natural y el gas de petróleo se utilizan en las industrias. El GNC se utiliza para hacer funcionar los automóviles.

Eficiencia de combustible

La cantidad de energía térmica producida en la combustión completa de 1 kg de un combustible se denomina poder calorífico. El poder calorífico de un combustible se expresa en una unidad llamada kilojulio por kg (kJ/kg). La eficiencia es la proporción de energía liberada por un proceso de combustión que se convierte en trabajo útil. Es directamente proporcional a su eficiencia. El poder calorífico de algunos combustibles se da en la siguiente tabla.

Combustible	Valor calorífico
Estiércol de vaca	8,000
Madera	22,000
Carbón	33,000
biogás	40.000
Diesel	45,000
Queroseno	45,000
Gasolina	45,000
Metano	50,000

Temperatura de ignición: La temperatura más baja a la que una sustancia combustible se incendia cuando se calienta en el aire se denomina temperatura de ignición.

Las características de un Combustible Ideal son:

1. El combustible ideal debe ser barato, fácilmente disponible y fácilmente combustible.
2. Debe tener un alto poder calorífico.
3. No produce gases nocivos ni residuos que contaminen el medio ambiente.
4. Debe estar seco y debe tener menos contenido de humedad ya que el combustible seco aumenta su poder calorífico.
5. La velocidad de combustión de un buen combustible debe ser moderada.
6. La combustión de un buen combustible no debe ser explosiva.

Fuego

El fuego es el resultado de una reacción de combustión química entre el oxígeno y algún tipo de combustible. La duración de un incendio depende de la cantidad de combustible y oxígeno disponibles. 

La llama es la parte visible y gaseosa del fuego. Las sustancias que se vaporizan durante la combustión, dan llamas. Por ejemplo, el aceite de queroseno y la cera fundida se elevan a través de la mecha y se vaporizan durante la combustión y forman llamas. El carbón no se vaporiza y por lo tanto no produce llama. 

Estructura de la llama

1. Zona Exterior: La zona exterior es la más caliente de todas las zonas y es de color azul. Esto se debe a la combustión completa. Es la parte no luminosa de la llama.
2. Zona media: La zona media de la llama de la vela está moderadamente caliente y es de color amarillo, y se produce una combustión parcial del combustible. Es la parte brillante de la llama.
3. Zona más interna: La zona más interna de la llama es la menos caliente y es de color negro. Esto se debe a la presencia de vapores de cera sin quemar.

Humo: El humo es un ejemplo de partículas no quemadas dispersas en el aire. El color negro del humo se debe a la presencia de partículas de carbón sin quemar en el humo.

La quema de combustible conduce a productos nocivos

El creciente consumo de combustible tiene efectos nocivos para el medio ambiente.

1. Los combustibles de carbono como la madera, el carbón y el petróleo liberan partículas de carbono no quemadas que son contaminantes finos y peligrosos que pueden causar enfermedades respiratorias, como el asma.
2. La combustión incompleta de estos combustibles genera gas monrust de carbono. Es un gas muy venenoso que puede matar a una persona que duerme en una habitación si el gas se libera en esa habitación.
3. La combustión de la mayoría de los combustibles libera dirust de carbono al medio ambiente. El aumento de la concentración de dirust de carbono en el aire provoca el calentamiento global.
4. La quema de carbón y diesel libera dirust de azufre. Es un gas extremadamente asfixiante y corrosivo.
5. Los motores de gasolina liberan rusts de nitrógeno. Los rusts de azufre y nitrógeno se disuelven en el agua de lluvia y forman ácidos. Tal lluvia se llama lluvia ácida.

El uso de diesel y gasolina como combustibles en los automóviles está siendo reemplazado por GNC (Gas Natural Comprimido) porque el GNC produce productos nocivos en cantidades muy pequeñas, lo que lo convierte en un combustible más limpio.

Partículas de carbono no quemadas: Los combustibles de carbono como la madera, el carbón, las velas y el petróleo liberan partículas de carbono no quemadas. Estas partículas finas son contaminantes peligrosos que causan enfermedades respiratorias, como el asma.

Emisión de CO: El monrust de carbono es un gas venenoso, que se produce por la combustión incompleta de los combustibles. Es peligroso quemar carbón en una habitación cerrada ya que el monrust de carbono producido puede matar a las personas que duermen en esa habitación.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué es la combustión?

Responder:

Un proceso químico en el que una sustancia reacciona con el oxígeno para emitir calor se denomina combustión. A la sustancia que se somete a combustión se le denomina combustible o combustible el cual puede ser sólido, líquido o gaseoso. En algunos casos, también se emite luz durante la combustión en forma de llama. Por ejemplo, quema de madera.

Pregunta 2: Escriba la ecuación general de combustión. Además, haga lo mismo para la combustión de metano.

Responder:

La ecuación general para una reacción de combustión completa es:

Combustible + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

La ecuación para la combustión del metano es:

CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O

Pregunta 3: Defina combustibles y clasifíquelos.

Responder:

Las fuentes de energía térmica para fines domésticos e industriales son la madera, el carbón vegetal, la gasolina, el queroseno, etc., que se denominan combustibles. Los tipos de combustibles son-

1. Combustibles sólidos: Algunos ejemplos son la madera y el carbón. Estos se utilizan para cocinar alimentos en los hogares. El carbón también se utiliza en las industrias.
2. Combustibles líquidos: ejemplos son el queroseno y la gasolina. El queroseno se usa en estufas para cocinar alimentos y la gasolina se usa como combustible.
3. Combustibles gaseosos: Combustibles como el gas natural y el gas de petróleo que se utilizan en las industrias. El GNC se utiliza para hacer funcionar los automóviles.

Pregunta 4: ¿Qué son el poder calorífico y la eficiencia del combustible? ¿Cuál es la relación entre ellos?

Responder:

La cantidad de energía térmica producida en la combustión completa de 1 kg de un combustible se denomina poder calorífico. El poder calorífico de un combustible se expresa en una unidad llamada kilojulio por kg (kJ/kg). La eficiencia es la proporción de energía liberada por un proceso de combustión que se convierte en trabajo útil. Es directamente proporcional a su eficiencia.

Pregunta 5: ¿Cuáles son las características de un combustible ideal?

Responder:

Las caracteristicas son las siguientes-

1. El combustible ideal debe ser barato, fácilmente disponible y fácilmente combustible.
2. Debe tener un alto poder calorífico.
3. No produce gases nocivos ni residuos que contaminen el medio ambiente.
4. Debe estar seco y debe tener menos contenido de humedad ya que el combustible seco aumenta su poder calorífico.
5. La velocidad de combustión de un buen combustible debe ser moderada.
6. La combustión de un buen combustible no debe ser explosiva.

Pregunta 6: Defina fuego y llama.

Responder:

El fuego es el resultado de una reacción de combustión química entre el oxígeno y algún tipo de combustible. La llama es la parte visible y gaseosa del fuego. Las sustancias que se vaporizan durante la combustión, dan llamas.

Pregunta 7: ¿Cuáles son los efectos de la quema de combustible en el medio ambiente?

Responder:

1. Los combustibles de carbono como la madera, el carbón y el petróleo liberan partículas de carbono no quemadas que pueden causar enfermedades respiratorias.
2. La combustión incompleta de combustibles genera gas monrust de carbono que puede matar a una persona que duerme en una habitación.
3. La combustión de la mayoría de los combustibles libera dirust de carbono en el medio ambiente. El aumento de la concentración de dirust de carbono en el aire provoca el calentamiento global.
4. La quema de carbón y diesel libera dirust de azufre.
5. Los motores de gasolina liberan rusts de nitrógeno. Los rusts de azufre y nitrógeno se disuelven en el agua de lluvia y forman ácidos. Tal lluvia se llama lluvia ácida.