¿Cuáles son las condiciones necesarias para la combustión?

Hemos visto carbón ardiendo en el aire que produce dirust de carbono y agua. Cuando quemamos una vela en el aire, se produce CO2, con calor y luz. Todos los ejemplos son procesos químicos en los que se forma una nueva sustancia con la evolución del calor. Un proceso químico en el que una sustancia reacciona con vapor de oxígeno para emitir calor se denomina combustión. Se dice que la sustancia que se somete a combustión es combustible o combustible, que puede ser sólido, líquido o gaseoso. A veces, también se emite luz como un resplandor o una llama durante la combustión.

Tipos de Combustión

1. Combustión rápida: la combustión en la que el gas se quema rápidamente y produce calor y luz se denomina combustión rápida. Por ejemplo, fósforo que se quema en el aire a temperatura ambiente.
2. Combustión Espontánea: El tipo de combustión en la que un material estalla repentinamente en llamas, sin la aplicación de ninguna causa aparente, se denomina combustión espontánea.
3. Explosión: Una reacción repentina que tiene lugar con la evolución del calor, la luz y el sonido se llama explosión. Se libera una gran cantidad de gas formado en la reacción. Por ejemplo- La quema de petardos.

Condiciones necesarias para la Combustión

Las siguientes condiciones son necesarias para que se lleve a cabo la combustión:

1. Presencia de una sustancia combustible: La combustión sólo es posible si la sustancia es combustible, es decir, las sustancias que pueden arder. Ejemplos: madera, papel, aceite de queroseno, paja, fósforos, etc. Si no hay ninguna sustancia combustible, la combustión no puede tener lugar.
2. Presencia de un promotor de la combustión: El suministro adecuado de un promotor de la combustión (p. ej., oxígeno) es esencial para la combustión.
3. Alcance de la temperatura de ignición: una sustancia comienza a arder solo después de haber alcanzado una cierta temperatura mínima. La temperatura a la que arde una sustancia en presencia de aire se denomina temperatura de ignición. Una sustancia no puede incendiarse si su temperatura es inferior a su temperatura de ignición.

Las tres condiciones anteriores también se denominan triángulos de fuego . Sustancias como el alcohol, la gasolina, el GLP y las fibras de nailon se incendian con mucha facilidad. Esto se debe a que estas sustancias tienen bajas temperaturas de ignición. Tales sustancias se denominan sustancias inflamables. Se debe tener especial cuidado al almacenar o transportar sustancias inflamables.

Experimento para demostrar que el aire es necesario para la combustión

En este experimento, colocaremos una vela encendida sobre una mesa. Coloque un vaso sobre la vela y apóyelo sobre unos tacos de madera de manera que pueda entrar aire por la chimenea. Ahora quita los bloques y deja que la chimenea descanse sobre la mesa. De nuevo observe la llama. Finalmente, coloque una placa de vidrio sobre la chimenea. Mira la llama de nuevo. Ahora veremos qué sucedió en los tres casos.

1. En el primer caso, la vela arde sin problema y la llama no se apaga y la vela no se ve afectada. ya que el aire fluye constantemente en la chimenea sin ninguna interrupción del espacio disponible en la parte inferior debido a los bloques de madera.
2. En el segundo caso, la vela se quema solo durante unos segundos y la llama de la vela se apaga. La vela no se quema sin verse afectada y parpadea produciendo humo ya que no sale aire por la parte inferior de la chimenea.
3. En el tercer caso, la llama se apaga por falta de aire y se produce humo. El oxígeno presente en el aire favorece la combustión. Sin oxígeno, la quema no es posible.

Temperatura de ignición

La temperatura de ignición de un material es la temperatura a la que se enciende. Para que comience la combustión se debe alcanzar la temperatura a la que el combustible se vaporiza en su superficie. Si un combustible está en forma de vapor, se enciende instantáneamente (gas). El gas para cocinar se enciende instantáneamente.

Debido a que el alcohol y la gasolina se vaporizan a temperatura ambiente, se incendian rápidamente. El alcanfor, por otro lado, se enciende rápidamente. A temperatura normal, la tela y el papel se encienden. Debido a que el queroseno se vaporiza a temperaturas superiores a 150 °C, tarda mucho tiempo en incendiarse. 

Cuando un trozo de tela o papel se empapa con queroseno y se prende fuego, el papel se incendia instantáneamente. A su vez, esto calienta el queroseno, elevando la temperatura de su superficie a 150°C o más, encendiendo el queroseno debajo de él. Lo mismo puede decirse de los aceites vegetales. La mecha de una lámpara de aceite vegetal tarda mucho en calentarse antes de incendiarse. El aceite debajo de la mecha es vaporizado por la llama en la punta de la mecha, que mantiene la llama encendida.

Combustión en la vida cotidiana

Las aplicaciones de los fenómenos de combustión y llama se pueden dividir en cinco categorías.

• Dispositivos de calentamiento: La combustión de gases, madera, carbón y combustibles líquidos se utiliza para calentar equipos para la generación de vapor (vapor, etc.) en la metalurgia y la industria en general.
• Explosivos: La combustión y la detonación explosivas se emplean con frecuencia en una variedad de aplicaciones donde la acción mecánica o la explosión son los objetivos finales. La teoría de la combustión explosiva y la detonación se utiliza en aplicaciones prácticas.
• Motores: varios motores, turbinas de gas, turborreactores y estatorreactores se encuentran entre ellos. El motor Otto funciona comprimiendo una mezcla en un cilindro con un pistón. La mezcla se enciende con una chispa justo antes de que el pistón llegue a la parte superior y la llama se propaga a una velocidad normal en la mezcla sin quemar, elevando la presión y empujando el pistón.
• Propulsión de cohetes: los resultados de la combustión de propulsores gaseosos, líquidos o sólidos en cohetes se expulsan a alta velocidad desde la cámara de combustión a través de la boquilla (de Laval). Para estimar el empuje necesario, se requiere una comprensión profunda de la cinética de las reacciones químicas en la boquilla. El empuje disminuye a medida que aumenta el peso molecular medio de los productos de combustión. Como resultado, en los cohetes se utilizan mezclas de bajo peso molecular con alto calor de combustión.
• Reacciones químicas: Para crear reacciones químicas, las llamas se utilizan en una variedad de métodos. Un ejemplo es la prueba de perl en química analítica. El poder reductor de una llama con oxígeno inadecuado solo se usa en algunas circunstancias. Algunas llamas crean hollín económicamente valioso, y la producción de coque y carbón vegetal depende de una combustión precisa y un manejo de llamas.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Qué es la combustión?

Solución: 

Un proceso químico en el que una sustancia reacciona con el oxígeno para emitir calor se denomina combustión. Se dice que la sustancia que se somete a combustión es combustible o combustible, que puede ser sólido, líquido o gaseoso. A veces, también se emite luz como un resplandor o una llama durante la combustión.

Problema 2: ¿Cuáles son los tipos de Combustión? 

Solución:

Los tipos de combustión son:

1. Combustión rápida: la combustión en la que el gas se quema rápidamente y produce calor y luz se denomina combustión rápida. Por ejemplo, fósforo que se quema en el aire a temperatura ambiente.
2. Combustión Espontánea: El tipo de combustión en la que un material estalla repentinamente en llamas, sin la aplicación de ninguna causa aparente, se denomina combustión espontánea.
3. Explosión: Se denomina explosión a una reacción repentina que tiene lugar con la evolución del calor, la luz y el sonido. Se libera una gran cantidad de gas formado en la reacción. Por ejemplo- Quema de petardos.

Problema 3: ¿Cuáles son las condiciones necesarias para la Combustión? 

Solución:

Las siguientes condiciones son necesarias para que se lleve a cabo la combustión:

1. Presencia de una sustancia combustible: La combustión sólo es posible si la sustancia es combustible, es decir, las sustancias que pueden arder. Ejemplos: madera, papel, aceite de queroseno, paja, fósforos, etc. Si no hay ninguna sustancia combustible, la combustión no puede tener lugar.
2. Presencia de un promotor de la combustión: El suministro adecuado de un promotor de la combustión (p. ej., oxígeno) es esencial para la combustión.
3. Alcance de la temperatura de ignición: una sustancia comienza a arder solo después de haber alcanzado una determinada temperatura mínima. La temperatura a la que arde una sustancia en presencia de aire se denomina temperatura de ignición. Una sustancia no puede incendiarse si su temperatura es inferior a su temperatura de ignición.

Problema 4: Explique el funcionamiento de una cerilla y un extintor de incendios. 

Solución: 

El componente principal del bulbo de un fósforo es el fósforo rojo que se convierte en fósforo blanco al calentarse. El fósforo blanco se enciende espontáneamente, lo que aumenta la temperatura del tallo de madera hasta el punto de ignición y la cerilla comienza a arder.

El fuego se puede controlar eliminando alguno o algunos factores de combustión, es decir, combustible, oxígeno (aire) y temperatura de ignición. El papel de los extintores de incendios es cortar el suministro de oxígeno o bajar la temperatura del combustible o ambos.

Problema 5: Coloque un trozo de leña o carbón encendido sobre una placa de hierro. Cúbralo con un vaso y observe lo que sucede. ¿El carbón deja de arder después de un tiempo? ¿Puedes pensar en la razón por la que deja de arder? 

Solución:

Sí, después de un tiempo el carbón deja de arder cuando el carbón encendido o la madera se cubre con un vaso, el carbón arderá hasta que haya oxígeno en el recipiente. Durante la quema, el carbón vegetal también produce dirust de carbono. Después de un tiempo, el oxígeno presente en el frasco se agota debido a la combustión y, al mismo tiempo, el carbón se cubre con dirust de carbono, por lo que el carbón deja de arder.

Problema 6: Haz dos vasos de papel doblando una hoja de papel. Vierta un poco de agua en una de las tazas y caliente ambas con una vela. ¿Qué observas? 

Solución:

El vaso de papel con agua no se quema y el vaso de papel que no contiene agua comienza a quemarse rápidamente. El vaso de papel que contiene agua no se quema hasta que el agua se vaporiza a medida que el calor introducido en el vaso de papel que contiene agua pasa al agua. El agua mantiene baja la temperatura de ignición del vaso de papel. Por lo tanto, esta es la razón por la cual el vaso de papel que contiene agua no se quema. El vaso de papel sin agua alcanzó la temperatura de ignición requerida para quemar el papel rápidamente y comienza a quemarse.