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  • 1 # 使用者8149112868567

    燃燒是指放熱的化學反應,火焰是指以亞音速傳播的區域性燃燒區域。

    火焰的質量可以認為是燃燒區域內物質的質量。

    以高中化學概念講,化學反應是共價鍵的破裂和組合再生的過程,分子內共價鍵鍵能越高則該分子能量越低,而燃燒作為放熱反應,只能由高能(低共價鍵鍵能)反應物生成低能(高共價鍵鍵能)反應產物。水分子中氫氧原子間的共價鍵鍵能大,氫氣與氧氣的共價鍵鍵能小,使得打破氫氣氧氣分子內共價鍵的消耗的能量小於形成水分子內共價鍵時釋放的能量,即氫氧生成水的反應是放熱反應能夠自發進行,而水的分解會吸收能量不能自發進行。而雙氧水H2O2中O-O鍵鍵能小,水也不能自發氧化成雙氧水。

    水作為高共價鍵的低能分子,一般認為不參與化學反應,滅火作用體現在物理層面上的降溫、稀釋作用,即透過降低反應物溫度和濃度來降低反應速率和放熱速率,當可燃物向環境散失熱量的速率大於反應放熱速率時反應將不能自維持直至停止反應,從而熄火。

    如果深入分析,事實上從自由基反應上看,水分子會作為反應物直接參與部分基元反應和作為第三體分子參與三分子反應。氫氧反應是經典的鏈式反應,描述詳細氫氧反應過程至少需要8種組分19步基元反應,從H2+O2——H+HO2的鏈激發開始,反應初期由於H+O2+M——HO2+M對H的消耗,H自由基一直維持在較低濃度水平,隨著HO2積累,該反應速率降低,H濃度才逐漸增大並透過鏈分支反應H+O2——H+OH使活躍自由基爆炸式增長(類似於原子彈內中子增殖),極大加速反應。

    H2O對鏈式反應的影響體現在作為反應物和第三體分子M,特別是作為第三體分子M大大促進H+O2+M——HO2+M反應,消耗活躍的H自由基生成較為惰性的HO2從而影響反應路徑。但總的來說與降溫和稀釋效應相比,這部分化學效應的比重非常低(不超過5%),而且不一定表現為抑制氫氧反應(取決於溫度和壓力條件),因此對氫氧燃燒而言,說水是透過熱效應和稀釋效應滅火沒毛病。

    而對於其他燃料特別是含碳燃料,H2O分解產生的H自由基對CO氧化過程影響很大,其化學效應需要具體分析。

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