Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
шпора тр та пг.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
04.02.2016
Размер:
285.18 Кб
Скачать

1. Об’єкт уваги і структура курсу тРтаПг.

Курс “Теорія розвитку та припинення горіння”. складається з шести розділів.

Перші три при­свячено вив­ченню горіння як такого. Закономірностям його виник­нення і розвитку.

Четвертий розділ містить відомості про будову горючих речовин, їх класифікацію і зв’язок будови ре­човин з їх властивостями. Властивостями взагалі і влас­тивостями з точки зору пожежної небезпеки. Тобто, це в-основному органічна хімія.

П’ятий розділ - то вже горіння, яке реалізувалося в пожежі. Розвиток пожежі, параметри, особливості протікання в залежності від умов.

I в шостому, останньому розділі розбираються механізми запобігання горінню та припинення горіння, тобто механізми, на яких базуються способи гасіння по­жеж.

Об’єкт уваги загальної хімії: по-перше, будова усіх існуючих речовин; по-друге, усі фізичні і хімічні властивості цих речовин; і останнє, усі процеси, які відбуваються при взаємодії між речови­нами.

Курс “Теорія розвитку та припинення горіння” за об’єкт своєї уваги бе­ре будову тільки тих речовин, які здатні горіти. Або підтримувати горіння. Властивості речовин теж вивча­ються тільки під кутом зору здатності горіти. Тобто, основною властивістю вважається ступінь поже­жонебезпечності. Ну і з процесів взаємодії між речови­нами ціка­вить в-основному лише один - процес окис­нення. Власне навіть не весь процес окиснення, а тільки той його різно­вид, який називається горінням.

Як основу, як базу ТРтаПГ використовує той багаж, що накопичили фундаментальні науки: мате­матика, фізика й, найбільшою мірою, хімія. Загальна хімія, органічна, фізична, хімічна термодинаміка.

У свою чергу “Теорія розвитку і припинення горіння” являється основою, науковим підґрунтям для таких курсів як “Пожежна тактика”, “Пожежна тех­ніка” і “Пожежна профілактика” в усіх її напрямках: в техно­логічних процесах, в будівництві, в електро­устаткуванні і інш.

Поняття про пожежу і горіння.

Пожежею називається неконтрольоване горіння, що відбувається зовні спеціального пристрою та призводить до матеріальних збитків.

Горіння - це екзотермічна реакція окиснення речо­вини, яка супроводжується виникненням полум’я і свічен­ням та (або) виділенням диму.

Висновок

Пожежа - це насамперед горіння, а горіння - це ек­зо­термічна хімічна реакція взаємодії між речовинами

Простою називається речовина, що скла­дається з атомів тільки одного виду.

Прости и складнаречовини

До яких речовин відносяться: ки­сень, азот, вода, графіт, кухонна сіль, алмаз, пісок - діоксид кремнію?

Складна речовина обов’язково складається з моле­кул.

Просту - може бути побудовано з молекул, а може - і безпосередньо з атомів.Наприклад, алмаз - це структура з атомів вуглецю. А кисень - газ, який складається з молекул О2.

Молекула - це найменша частинка речовини, яка має всі хімічні властивості цієї речовини.

Атом - це найменша частинка елементу, яка має його хімічні властивості.

Атоми побудовано з ще мен­ших частинок, які називають елементарними. Найго­ловніші з них: протон, електрон і нейтрон.

Протон має масу в 1 вуглецеву одиницю і заряд, що прийнятий рівним + 1.

Електрон має дуже малу масу, в 1837 разів меншу за масу протона. Заряд же в електрона за величи­ною такий же як і в протона, але протилежний за знаком, тобто (-1).

Нейтрон. Ней­трон - нейтральний. Тобто заряду не має ніякого. А масу має. Точно таку, як і протон - одну вуглецеву одиницю (атомну одиницю масу).

Вуглецева одиниця (атомна одиниця маси) - це 1/12 маси атома карбону, найбільш поширеного його ізотопу.

Одна вуглецева одиниця - це 1,67х10-24 грама. Значить протон має масу 1,67х10-24 г. Нейтрон має таку ж саму масу. А електрон? В 1840 разів меншу, 9,106х10-28 г.

Протони і нейтрони, разом з деякими, ще мен­шими, частинками складають ядро будь-якого атома. Виняток - атом гідрогену, в складі ядра якого нейтронів немає.

Валентність

Хімічна термодинаміка оперує поняттям “моль”. Моль - це маса речовини в грамах, що чисельно дорівнює відповідно молекулярній або атомній масі ре­човини.

Може бути моль оксигену, О2, його маса дорівнюватиме 32 г.; моль карбону, С, маса 12 г., моль води, Н2О, 18 г.

Кілограм-молем називають масу речовини в кілограмах, що чисельно дорівнює відповідно атомній або молекулярній масі речовини.

В кожній кг-молекулі 6,02х1026атомів або молекул. Число Авогадро.

Закон Авогадро: “При однакових умовах однакова кількість кг-молів кожного газу займає однаковий об’єм”. За нормальних умов об’єм 1 кг-молю дорівнює 22,4 м3.

Нормальні умови: темпе­ра­тура в 0оС і тиск в 1атм, тобто в 760 мм рт. ст., або в 101,3 кПа.

Валентність еле­менту - це здатність його атомів з’єднуватись з іншими атомами в певних співвідношеннях.

За одиницю валент­ності прийнято валентність гідрогену

Складні речо­вини поділяють на неорганічні та органічні.

Органічними прийнято називати сполуки карбону, за винятком найпростіших з них (СО, СО2, Н2СО3, кар­біди). По-перше, це чисті прості речовини (водень, ки­сень, хлор, графіт і інші). Деякі з них можуть становити пожежо- та вибухонебезпечність.

По-друге, чисті складні неорганічні речовини, з яких небагато речовин, що небезпечні безпосередньо (таких як графіт), але достатня кількість тих, що здатні підтримувати горіння (КМпО4, NaNO3, Н2О2 і т. п.).

По-третє, чисті органічні речовини (гексан, ме­тан, бензол, ацетон і безліч інших). Це те, що становить основну небезпеку і, зрозуміло, є об’єктом нашої підви­ще­ної уваги; зокрема при розробці учбових завдань.

Четверта група - суміші речовин. Це матеріали, які не мають певної хімічної формули і для яких визна­чають їх кількісний хімічний склад, по елементах: скільки там карбону, гідрогену, нітрогену, сульфуру і т. ін. Саме такими є найбільш поширені горючі речовини - дере­вина, тканина, папір, полімерні композиції.

Хімічні зв’язки між атомами забезпечуються електронами зовнішніх орбіт атомів. Хімічна реакція відображає процеси обміну електронів. Горіння є різновидом хімічної реакції окиснення - відновлення. В реальній пожежі окисником виступає кисень повітря, відновником - здебільшого органічна речовина.

Структура полум’я; горючість речовин.

Якщо компоненти горючої суміші поступають в зону горіння порівняно спокійно, то процес горіння буде ламінарним (від латинського lamina - шар).

Якщо ж перетин потоку i швидкість великі, шари потоку перемішуються i горіння буде менш організованим, турбулентним (від латинського turbulence - вихор).

Межею турбулізації потоку вважається критичне значення спеціального критерію - критерію Рейнольдса (Re). Критичним вважається значення Re=2300. Коли Re менший за 2300 - течія ламінарна i горiння ламінарне. Від 2300 до 10000 течія i горiння слаботурбулентні - шари потоку перед зоною горiння будуть перемішуватися, але не повністю: чим більший Re - тим краще перемішування.

Колір полум'я залежить від двох речей. Від природи речовини, що горить, i від умов спалювання, в першу чергу від кількості кисню, що подається.

Якщо кисню мало, полум'я буде яскраво-червоним.

Якщо зовсім мало, то, крім цього, карбон буде виділятися у вигляді вуглецю, сажі. Речовини, що дуже багаті на карбон, горять яскравим червоним полум'ям з великою кількістю кіптяви.

В залежності від перетину потоку горючих парів та газів і швидкості цього потоку полум’я може бути ламінарним або турбулентним. Ламінарне полум’я складається із зони горіння і зони парів. Світіння по­лум’я залежить від природи речовини, що горить, і від кількості повітря, що подається. Горючість речовин теж залежить від їх природи (від їх складу): чим більше в речовині горючих елементів (карбону, гідрогену, сульфуру) і чим менше окисників (оксигену, хлору, флюору, брому) тим більше вона горюча. Найвища температура полум’я спостерігається в його середній частині.

. Витрати повітря на горіння речовин

Мінімальна кількість повітря, що потрібна для повного згоряння одиниці маси або одиниці об'єму горючої речовини, називається теоретично необхідною i позначається Vп0.

Надлишок записують через коефіцієнт надлишку , який вказує в скільки разів повітря в наявності більше, ніж теоретично необхідно.

Продукти згоряння. Дим.

В умовах пожежі горючі речовини в-основному перетворюються в газоподібні: в СО2, Н2О, SO2 і таке інше. В суміші , що розлітається від пожежі, є і азот повітря. Кисень витратився, а азот лишився.

Продуктами горіння називають газоподібні, рідкі та тверді речовини, що утворюються внаслідок з’єднання ­горючої речовини з повітрям в процесі горіння.

Тверді і рідкі продукти згоряння утворюються в дрібнодисперсному стані і піднімаються вгору разом з газоподібними у вигляді диму.

Згідно ДСТУ, дим - це видима суспензія твердих та (або) рідких часток в газах, що утворюються в результаті горіння або піролізу матеріалів.

Дим являє собою дисперсну систему, що складається з дуже дрібних частинок, які розподілені в суміші продуктів горіння з повітрям. Діаметр частинок диму коливається в межах від 1 до 0,01 мм.

При розрахунках умовно продукти горіння ділять на сухі та вологі.

Вологими називають продукти горіння, кількість яких розраховують разом з водяною парою.

Якщо ж вміст води в розрахункові формули не входить, продукти горіння називають сухими.

Приклад.

Маємо ацетон. Згоряє 29 кг цієї речовини при температурі 1000 К і тиску 760 мм рт ст . Треба вирахувати об’єм продуктів згоряння при цих умовах і відсотковий склад цих продуктів.

СН3СОСН3

29 кг Записуємо умову задачі.

1000 К

760 мм рт ст.. Визначаємо масу кілограм-молекули

______ даної речовини М = 3х12+6х1+1х66=58 кг.

V1п.г. = ?

% = ? Пишемо рівняння реакції горіння.

С3Н6О + 4(О2+3,76 N2) = 3CO2 + 3H2O + 15,04N2

Загальне число кілограм-молів продуктів горіння

n= 3 + 3 + 15,04 = 21,04

Далі треба визначити об’єм одного кг-молю газу при даних умовах за формулою:

= 82,1 м3

Потім помножити цей об’єм на одержану суму кг-молів, одночасно складаючи пропорцію:

При згорянні 58 кг виділяється 82,1х21,04 м3

горючої речовини продуктів горіння

При згорянні 29 кг виділиться V1п.г. про-

горючої речовини дуктів горіння

V1п.г.: 29 = 82,1х21,04 : 58

Закони термохімії. Теплота утворення і теплота згоряння речовин.

Реакції, при яких енергія виділяється, називаються екзотермічними (екзо - назовні).

Реакції, при яких енергія поглинається, називаються ендотермічними (ендо - всередину ).

Виділяється енергія в тому випадку, коли на розрив старих зв'язків її витрачається менше, ніж виді­ляється при утворенні нових. Саме такими є реакції окислення, ті реакції, що спричиняють горіння і пожежу.

Теплотою утворення даної сполуки називається кількість теплоти, що виділяється при утворенні одного молю складної сполуки з простих речовин

Теплоти утворення найбільш стійких за нормальних умов простих речовин прийняті рівними нулю.

Нулю дорівнює теплота утворення Н2. Нулю до­рівнює теплота утворення 02: (Нутв) = 0 ; (Нутв) = 0.

Закон І. І. Геса.

Закон констатує. Тепловий ефект хімічної реакції не залежить від характеру і послідовності окремих її стадій і визначається лише початковими та кінцевими продуктами реакції та їх фізичним станом.Звідси випливає.

Тепловий ефект хімічної реакції дорівнює сумі теплот утворення отриманих речовин за мінусом суми теплот утворення вихідних речовин.

Вищою теплотою згоряння Qв називають кількість тепла, що виділяється при повному згорянні І кг або 1 м3 горючої речовини при умові, що весь водень і гідроген, які містяться в ній, згоряють з утворенням рідкої води.Нижчою теплотою згоряння Qн називають кількість тепла, що виділяється про повному згорянні І кг або 1 м3 горючої речовини при умові згоряння водню і гідрогену до утворення водяної пари і випаровування вологи горючої речовини.

Розрах. Теплоти згоряння індивід. р-н

Якщо ми маємо суміш горючих речовин Рг, , то при горінні в повітрі, реагуючи з киснем, вона дасть суміш продуктів горіння Пг і тепло Нг:

Приклад.

Горить ацетон. Треба визначити нижчу теплоту згоряння.Починати треба з рівняння хімічної реакції.

СН3СОСН3 + 4О2 = 3СО2 + 3Н2О + Q

Нутв(ац) = - 248,45 кДж/моль;

Нутв(СО2)газ = - 393,78 кДж/моль;

Нутв2О)газ = - 241,80 кДж/моль;

Нутв2) = 0

Нг (ац) = 3(-393,78) + 3(-241,80) – (-248,45) =

-1181,3 - 725,4 + 248,5 = -1906,7 + 248,5 == -1658,2 кДж/моль.

Існує межа значення теплоти згоряння, нижче якої речовини в атмосфері повітря горіти не здатні. Це речовини, теплота згоряння яких не перебільшує 2100 кДж/кг.

Теплоти утворення і згоряння переважної біль­шості індивідуальних речовин можна знайти в довідниках. При необхідності їх можна визначити, ко­ристуючись законом Гесса, або за формулою Менделєєва. Теплоту згоряння суміші речовин можна розрахувати по мольних частках компонентів або за формулою Менделєєва.

Коли маємо суміш індивідуальних речовин, треба розраховувати або визначати по довід­никах теплоту згоряння для кожної окремо, визна­чати частки молю кожної у суміші і підсумовувати загальний тепловий ефект, враховуючи внесок кожного компоненту.приклад

Горить суміш з 20 кг ацетону і 2 кг водню.Нзг(ац) = - 1786,9 кДж/моль (вища);

Нзг2) = - 285,8 кДж/моль.

Щоб вирахувати частки молю, треба поділити кілограми на мольну масу.Ацетон: С3Н6О, М = 312 + 16 + 16 = 58;

mi = 20/58 = 0,345 кг-молів.

Водень: Н2, М = 2; mi = 2/2 = 1 кг-моль.

Загальна теплота згоряння цієї суміші:

Qв = 0,345(-1786,9)ІО3 + 1(-285,8) ІО3 =

-616500 – 285800 = - 902300 кДж.

Якщо горить матеріал, для якого замість хімічної формули відомий лише відсотковий склад, орієнтовну вищу теплоту згоряння можна вирахувати за формулою Д. І. Менделєєва :

Qв = 339,4С +1257Н - 108,9(0+N-S) кДж/кг.

В цій формулі C, H, O, N, S - масова відсоткова кількість в суміші відповідно вуглецю (карбону), водню (гідрогену), кисню (оксигену), азоту (нітрогену), сірки (сульфуру).

19 питання

Та максимальна температура, до якої в процесі горіння нагріваються продукти горіння, включаючи азот, називається температурою горіння.Розрізняють калориметричну, теоретичну та дійсну температуру горіння.

Дійсна - це та температура, що існує в зоні по­жежі реально.

Калориметричною є температура, до якої нагрі­ваються продукти повного згоряння при умовах:

1. Все тепло, що виділяється, витрачається на нагрів продуктів згоряння. Втрати тепла дорівнюють нулю.2. Початкова температура повітря і горючої ре­човини дорівнює нулю (за Цельсієм).

3.Кількість повітря дорівнює теоретично необхідній ( = 1).

4. Відбувається повне згоряння.

Теоретична температура трохи нижча за калориметричну, вона враховує ендотермічні процеси дисоціації.Температура внутрішньої пожежі - це середня температура диму в приміщенні, у якому пожежа відбувається.

Температура зовнішньої пожежі - то, власне, температура полум ' я.Тепло, що іде на нагрів продуктів згоряння до калориметричної температури, дорівнює нижчій теплоті згоряння qг = Qн, або Qн = qг, тобто теплоті, що виділяється.

Це тепло іде на нагрів продуктів згоряння і по суті є тепловмістом продуктів згоряння.

ГОМО- ГЕТЕРО

Системи, що горять, можуть бути однорідними i неоднорідними.

Однорідними є системи, в яких горючий матеріал i повітря рівномірно перемішані. Горіння таких сумішей називають гомогенним. Від слова "гомо" - однаковий.

Системи, в яких горючий матеріал і повітря не перемішані i мають поверхні розділу, відносяться до неоднорідних.

Тиск кисню в оточуючому середовищі - 21 кПа а в зоні горіння нуль. Ясно, що дифузію буде спрямо­вано із зовні крізь шар продуктів горіння в зону горіння.

В зоні горіння температура підвищена. При підвищеній температурі питома густина речовин зменшується. Тому продукти згоряння піднімаються догори. Місце звільняється, а природа пустого не виносить. На порожнє місце дифундують пари рідини i повітря. При гетерогенному горінні кисень дифундує до поверхні також крізь продукти згоряння. При наближенні до зони горіння повітря все більше розводиться продуктами горіння. Концентрація кисню тим менша, чим ближча зона горіння.1. Фізична стадія - стадія дифузії кисню до горючої речовини.2. Хімічна стадія - стадія, яка обумовлена перерозподілом електронів.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]