在什么条件下水可以燃烧?
▍↱在什么条件下水可以燃烧?
燃烧指的是一种物质与氧化剂(不一定是氧气)发生的发热发光(火光)的现象。
正所谓水火不容,水可是火的天敌!
那么,水到底能不能燃烧?
还真能!
首先,水煤气了解一下。
水煤气,是水蒸气通过炽热焦炭而生成的气体,C+H2O=CO+H2,这是一种有毒的气体,但它的燃烧速度是汽油的7倍多,在工业上有重要用途。
以前冬天屋里生炉子的时候,喜欢滴水滴到红红的碳上,会发生小小的爆燃,就是产生了水煤气。
虽然燃烧的是一氧化碳和氢气,但看起来就像是水燃烧了。
第二个,雾化水燃烧听说过吗?
当一锅滚油燃烧时,谁都知道不能用水灭火,原因是什么呢?
水的沸点的100℃,当水与300℃的油接触时,会瞬间雾化变为水蒸气,这些水蒸气喷出来的时候,表面会包裹一层油,这实际上增加了油与氧气的接触面积,进而引发更大的爆燃。
这个时候,水不再是灭火的,反而成了助燃剂,雾化水燃烧正是利用了这一原理,提高发动机等的燃烧效率的。
这么说,往油里兑水竟然还真有几分道理了。
以上谁不是助燃就是生成了其它的可燃气体,真正让水燃烧起来,怕是不怕可能的了。
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▍t在什么条件下水可以燃烧?
几乎每个人都知道,水是可以灭火的,水是一种现成的液体,不会燃烧,因此可以灭火。
水由氢原子和氧原子组成,这两种元素都支持燃烧。所以,普通的(非科学的)逻辑规定水也应该燃烧,对吗?然而,这并没有发生。
水是氢燃烧的结果。简单来说,水就是燃烧氢气得到的东西。所以,水不会燃烧,因为在某种程度上,它会已经烧过了。
燃烧是一个化学过程,其中两个分子和原子结合并以热和电的形式释放能量。要燃烧某种东西,基本上需要两样东西——一种燃料(比如一张纸、一根木头等)和氧化剂(氧气是地球大气中的主要氧化剂)。还需要热量(点火温度)——启动燃烧过程。
比如燃烧一张纸,纸是燃料,氧化剂是气态氧,通过火柴点燃来提供热量。
水由两个氢原子和一个氧原子组成。它的化学分子式是H₂O。
有趣的是,水的两种成分实际上是易燃的。
氢原子只有一个电子,因此能很快与其他元素结合形成新的化合物。氢在自然界中通常以气态形式出现,由两个相互共价键合的氢原子组成。然而,这种气体非常活泼(因为氢键很弱),在氧化剂的存在下会迅速氧化,这使得它极易燃烧。
液态氢被用作火箭燃料。
它的燃烧也产生大量的能量,这就是为什么使用液态氢作为燃料送飞船离开地球大气层。
任何燃烧都需要氧化剂。化学中有许多氧化剂,包括氧气、臭氧、过氧化氢、氟等等。由于气态氧在地球大气中含量丰富,它经常成为大多数火的主要氧化剂。这就是为什么持续的氧气供应对火的维持至关重要。
水是一种神奇的灭火器原因有很多,其中一个是它本身不会着火,尽管它由两种元素组成。
这是因为水是已经燃烧的产物。
氢气是高度易燃的。它只需要一种氧化剂就能开始燃烧。由于氧气是地球上最丰富的氧化剂,如果你愿意,它会迅速与氢原子结合着火。“火”的产物是水。
氢和氧的这种结合以热和光的形式释放出大量能量,这是非常危险的。
简而言之,烧纸得灰,但是当你燃烧氢原子时,你会得到水。就像你不能再烧灰烬一样(因为它们都烧光了),你也不能烧水!
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水是氢气燃烧后的产物,巳经很稳定了,应该不会再燃烧。虽然有一种叫做双氧水的化合物H2O2。但不是用水继续燃烧生成的。在通红的煤炭火中喷入水蒸汽会出现水燃烧的假象。这是因为水蒸和碳起反应生成水煤汽,是一氧化碳和氢气的混合物,很容易燃烧。微细铝粉加热到一定温度时会发红燃烧,如果用水去灭火,适得其反。铝和水迅反应生成氧化铝和大量氢气,燃烧起来。金属钾投入水中会燃烧生成紫色火焰,甚至会爆炸。金属钠投入水中,只会产生氢气,无规则运动。若把金属钠投放到、一张湿了水的纸上,钠会转动跑动,摩擦生热,氢气和钠燃烧起来生成黄色火焰。都是化学反应,把水分解生成氢气,造成水可以燃烧的假象。以前出现过以水代油的鬧剧,就是化学知识浅薄,以为水可以燃烧的原故。
▍﹟在什么条件下水可以燃烧?
此问题只要了解了水的化学组成,就很容易讲清楚。从化学角度来讲,水是由氢和氧两种元素组成,氢是易燃的,但氧却并不是可燃物,氧只是助力易燃元素燃烧的必要条件而已,所以地球上的“燃烧”是指具有充足氧气(或其他氧化剂)的情况下,可燃材料在达到燃点后,维持足够热能以保持火势的现象,从这个科学角度来看,水并不属于可燃材料,也并不具备可燃材料的所有特性。
所以,我认为水在任何情况下都不可能燃烧,所谓的水分子燃烧,实际上是水在参与某些中间反应时,先分解成了氢和氧,化学分子方程式已经发生了改变,但这不能看作是水的直接燃烧,而是合成水分子的原分子在燃烧。另外,一定量的水确实也会和碳发生反应,变成可燃的氢气和可燃的一氧化碳气体,且水与一氧化碳发生反应后,也可能产生二氧化碳和可燃氢气,但这些也都是化学反应在前,而燃烧在后。
举个例子,我们都见过蜡烛燃烧,燃烧过程中火焰会熔化灯芯附近的蜡烛,变成“液体”,然后通过毛细引线聚集灯芯,使灯芯保持燃烧状态,虽然蜡烛熔化后与水一样,都呈现为液态,但两者完全不是一个概念。蜡烛的主要成分是烃,而烃主要由氢(H)和碳(C)元素组成,这两种元素都具有可燃性质,这才有了蜡烛燃烧,换句话讲也就是:水不能燃烧与是否液态没关系,而与其构成元素有关系。
另外,可能有人会认为|可燃冰|可以燃烧,而冰是水的另一种物理状态,是不是将水放在零度以下使其结冰就可以燃烧,答案当然也是否定的,因为可燃冰并不是传统意义上的冰,只是名字带冰的类冰物质而已。可燃冰是天然气与水在高压低温条件下,形成的类冰状结晶物质,实际上可燃冰所含的水元素非常少,1立方米的可燃冰可以分解为164立方米天然气+0.8立方米水,天然气与水的比例是200:1,这也就是说可燃冰的燃烧过程实际上还是天然气本身在燃烧,而天然气燃烧时有可能会将水分子加热,转化为氢元素,进一步燃烧,但这也已经不再是水燃烧的范畴。
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在什么条件下水可以燃烧?水火不容这个成语不仅用来比喻人与人之间的关系,更是水和火具有相反性质的最直观体现。虽然,当有火源需要扑灭的时候,很多人都会在第一时间想到泼水。
但事实上,用水灭火并不是最好的选择,因为水很多时候根本无法将火扑灭,这也是为什么会有灭火器的产生,以及相关组织会不定期地会对大家进行灭火器使用方法讲解的根本原因。
一般情况下,灭火器的放置地点都比较普遍,除了大家平时出入的办公楼,还包括大家居住的小区楼道里。这些灭火器里装的物质当然一般情况下都不可能是水,而且,也不是所有灭火器都填充的是同一种成分。
因为,火灾发生的可能原因,会因为周围环境的不同而有所不同。比如,干粉(主要是无机盐)、二氧化碳(利用二氧化碳的浓度)和泡沫(碳酸氢钠和硫酸铝)这几种都是灭火器的主要填充物类型。
回到正题,上面的内容主要讲了:水并不能在任何条件下都对灭火起到好的效果。众所周知,达到燃点、氧化剂和可燃物便是燃烧的三个基本要素,而因为燃烧而形成的火焰既是一种物理现象,也是一个物质转换的化学过程。
而接下来我要表达的则是:虽然,正常状态的水是不可能燃烧的,但是,当水在满足一定条件的时候(比如组成水的氢和氧被电离之后)同样也可以燃烧起来。
首先,我们可以了解一下水煤气这种气体,它其实就是水蒸气在炽热焦炭的作用下产生。从水煤气的组成成分来说,主要就是氢气和一氧化碳。
由于所有物质都不会从这个世界上凭空消失,所以,当水煤气燃烧之后又会形成二氧化碳和水等物质。相信大家对汽油都比较了解,而水煤气不仅抗爆性更好,而且,就连它的燃烧速度都可以达到前者的7.5倍左右。
而水煤气的生产原理并不复杂,简单来说就是水蒸气在炽热的煤层上通过(其化学方程式为C+H2O(g)=(高温)CO+H2),此时会呈现出淡蓝色的火焰。
并且,通过这种方式得到的水煤气也比较纯净。大家可能在生活中见过一种现象:那就是干煤,往往会不如湿煤的燃烧程度表现得更剧烈,本质原因其实就是因为后者会有一部分水煤气助燃。
虽然,作为气体燃料的种类之一,水煤气的运用大多都是在工业领域。而且,由于水煤气既是工业燃料,又是化工燃料,并且是有毒气体。
所以,当水煤气的使用地点是普通人家里的时候,生存厂家一般都会往水煤气中添加一部分可让人体嗅觉器官反应灵敏的难闻气体,主要目的则是为了避免大家无法在第一时间发现煤气泄漏。
而关于水燃烧的另一种技术,它的名字叫雾化水燃烧(又称为掺水燃烧技术)。虽然,这可能很多人都不曾涉猎到的领域了,但这种技术却拥有广泛的运用前景。
简单来说,就是将水放到一种特殊的装置器具里,而通过雾化产生的水分子,会在进入燃烧室之后与燃料进一步发生反应。而它最大的优势,便是能在将油耗降低的同时,同步降低特定物质排放和“碳烟”物质的产生(热力学第一定律)。
当然,关于雾化水的燃烧机理存在较多争议,而在所有争议的声音中主要分为两派:一部分认为其提升燃烧效率的本质原因,只在于水蒸气在做功的时候吸收了缸内的热量,并从根本上提升了热效率。
而另一个主要观点则认为主要是因为该过程中有“微爆现象”,所以才让燃烧的效率得到了改善,并将排放降低到一定程度。但总得来说,雾化水燃烧的确让柴油的燃烧利用率提升了起来,且在有效减少了排放物的基础上达到了节能减排的环保作用。
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