لهب
عودة للموسوعةاللهب هوالجانب الغازي المرئي (الباعث للضوء) من النار. وهوناتج تفاعل قوي طارد للحرارة (مثال, الاحتراق وتفاعل الأكسدة الذاتي)، وذلك في وسط غازي. وقد تكون النار من القوة ان تأين المكونات الغازية فتحولها إلى بلازما.
الميكانيكية
يعتمد لون ودرجة حرارة اللهب على نوع الوقود الذي يغذي عملية الاحتراق، مثال على ذلك: عندما نشعل الشمعة فإن الحرارة تجعل جزيئات الشمع التي بالفتيلة تتبخر، وبتلك اللحظة فإنها تتفاعل مع الأكسجين في الهواء مما ينطلق معا حرارة كافية للمراحل التالية لتفاعل طارد الحرارة لتبخير وقود أكثر هنا سيولد لهبا منسجما، فارتفاع درجة حرارة اللهب يسبب تحلل جزيئات الوقود المتبخرة مشكلا نواتج متعددة من عمليات احتراق غير كاملة والأصول الحرة (وهي الجزيئات والالكترونات والذرات). تلك النواتج ستتفاعل مع بعضها البعض ومع العامل المؤكسد. بإمكان طاقة لهب كافية إثارة الإلكترونات مع بعض وسط التفاعل السريع مثل CH وC2 مما ينتج ظهور الضوء المرئي (انظر صورة الطيف المرئي ولاحظ ماهية الأصول الحرة التي تنتج اللون الخاص بها)، وحدثا زادت درجة حرارة احتراق اللهب (إذا احتوى اللهب على جسيمات صغيرة من كربون غير محترق أومواد أخرى) حدثا ارتفع معدل طاقة الإشعاع الكهرمغناطيسي المنبعث من اللهب (انظر جسم أسود).
هناك مؤكسدات أخرى غير الأكسجين بإمكانها إنتاج اللهب، فاحتراق الهيدروجين في الكلور ينتج لهب ويطلق غاز كلوريد الهيدروجين (HCl) ناتجا من عملية الاحتراق. هناك مجاميع كيميائية مثل الهيدرازين ورباعي أكسيد النتروجين ذاتية الاشتعال وتستخدم بمحركات الصواريخ. ويمكن استعمال فلوروبوليمر لتغذية الفلور بحيثقد يكون مؤكسد للوقود المعدني.
الحركة الكيميائية الحاصلة في اللهب هي معقدة للغاية، وعادة ما تحوي عدد كبير من التفاعلات الكيميائية وأنواع من المركبات الوسيطة، ومعظمها من الأصول الحرة. فمثلا: مخطط الحركية الكيميائية المشهور GRI-Mech يستخدم 53 صنف و325 محفز أولي لوصف احتراق الغاز الحيوي.
هناك عدة طرق لتوزيع المواد المطلوبة للاحتراق إلى اللهب. ففي نظام لهب انتشاري فإن الأكسجين يختلط مع الوقود في وجود اللهب. أما اللهب المختلط فهواختلاط الأكسجين مع الوقود قبل الوصول إلى اللهب. ويعمل لهب الشمعة (لهب انتشاري) من خلال تبخر الوقود الذي يرتفع في خط انسيابي من الغاز الساخن فيختلط مع الأكسجين المحيط به مما يشعله.
ألوان اللهب
لون اللهب يعتمد على عدة عوامل الأهم عادة هوإشعاع الجسم المظلم وانبعاث الطيف، مع جميع من انبعاث خط الطيف وامتصاصه يأخذ دورا صغير. أشهر نوع من اللهب هولهب الهيدروكربون أوالفحم, وأهم عامل يحدد لون الشعلة هوالأكسجين المغذي ونطاق أكسجين الوقود(ماقبل الاختلاط) والذي يحدد معدل الاحتراق وأيضا الحرارة وطرق التفاعل، وبذلك ينتج درجات مختلفة من الألوان. بالمختبر وتحت جاذبية طبيعية وبقرب من صمام أكسجين, موقد بنزن يحترق بلهب أصفر(ويسمى شعلة الأمان) بدرجة تعادل 1000مئوي. ستكون وهج من جزيئات التلوث البسيطة جدا الناتجة من الشعلة. عندما نزيد الأكسجين بالشعلة سينتج كمية أقل من السخام المشع للجسم المظلم واحتراق أكثر تكاملا والتفاعل ينتج طاقة كافية لاستثارة وتأين جزيئات الغاز باللهب مما يسبب ظهور الشكل الأزرق، طيف شعلة غاز البوتان (احتراق كامل).
يظهر اللون الأزرق على اشكال شاقولية مرتفعة خصوصا خلال انبعاث أصول الجزيئات المهيجة بالشعلة، والذي يظهر أكثر الإضاءة (التي أقل من ~565 نانومتر) بالمناطق الأزرق والأخضر بالطيف المرئي. درجة الحرارة بالشعلة عموما مثل شعلة اللحامقد يكون 1,300 مئوي، والشمعة 1,400 مئوي، أوحتى الأسخن وهواحتراق أكسجين اللحيم 3,000 مئوي. (الصورة تحت) تعطي أشكال مختلفة من شعلات حراق البنزين جميع حسب إمداد الأكسجين لها. باليسار مليء بخليط بالوقود ولم يختلط بالأكسجين قبل الاشتعال مما ينتج انتشار فضلات لهب صفراء، وباليمين الضعيف جدا وقد اختلط جيدا بالأكسجين قبل الاحتراق ولا توجد فضلات لهب، ولونه مكون بواسطة الجزيئات الأساسية لانبعاث الحزمة.
بشكل عام أبرد جزء باللهب (في حالة احتراق غير مكتمل) هواللون الأحمر، متحولا إلى البرتنطقي والأصفر والأبيض والحرارة تزداد بوضوح مع التغيير في طيف إشعاع الجسم الأسود.
بالنسبة لمنطقة الشعلة الأقرب إلى الأبيضقد يكون الجزء الأكثر حرارة، أما الشعلة الزرقاء تنشأ فقط عندما تتناقص كمية اللهب (السخام) والانبعاثات الزرقاء من الجزيئات الأصلية المستثارة تكون المهيمنة..
أثر انعدام الجاذبية
وكالة ناسا اكتشفت مؤخرا حتى الجاذبية تلعب دورا غير مباشر بعملية تشكيل الشعلة والاحتراق. توزيع النار بالشعلة تحت الجاذبية الطبيعية يعتمد على الحمل التصاعدي (انتنطق الحرارة رأسيا), ميل السخام أواللهب يميل باتجاه عمودي على الشعلة (مثال لهب الشموعقد يكون رأسيا بالحالة الطبيعية) وتكون ذا لون أصفر.. ولكن عند انعدام الجاذبية أوشبه معدومة كما بالفضاء الخارجي لنقد يكون هناك حمل تصاعدي واللهب سيكون دائريا مع الميل للون الأزرق وذوفاعلية أكبر، هناك تفاسير عديدة لهذا الاختلاف، وأقرب فرضية تقول بأن الحرارة موزعة بشكل كاف بدرجة حتى البقايا (اللهب) ليست متكونة وحصول الاحتراق الكامل.
الاختبارات بوكالة ناسا أظهرت بأن الاحتراق بطريقة انتشار اللهب في حالة انعدام الجاذبية تسمح لسخام اللهب بأن يتأكسد بالكامل أكثر من حالة الجاذبية، والسبب هو: سلسلة من التصرفات الميكانيكية بحالة انعدام الجاذبية والتي تختلف عنها بحالة وجود الجاذبية. هذه الاكتشافات لها استخدامات محتملة بالعلوم التطبيقية والصناعات خاصة ما يتعلق بكفاءة الوقود.
أنواع اللهب
أنواع لهب اللحام:
- المكربن
- المؤكسد
- المتعادل
مراجع
- ^ Law, C. K. (2006). "Laminar premixed flames". . Cambridge, England: Cambridge University Press. صفحة 300. ISBN . مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2020.
- ^ Verheest, Frank (2000). "Plasmas as the fourth state of matter". . Norwell MA: Kluwer Academic. صفحة 1. ISBN . مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2020.
- ^ "Reaction of Chlorine with Hydrogen". مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2008.
- ^ Gregory P. Smith, David M. Golden, Michael Frenklach, Nigel W. Moriarty, Boris Eiteneer, Mikhail Goldenberg, C. Thomas Bowman, Ronald K. Hanson, Soonho Song, William C. Gardiner, Jr., Vitali V. Lissianski, and Zhiwei Qin. "GRI-Mech 3.0". مؤرشف من الأصل في 25 يوليو2014. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
- ^ Temperatures in flames and fires نسخة محفوظة 06 مارس 2018 على مسقط واي باك مشين.
- ^ وزارة القوى العاملة العمانية نسخة محفوظة 02 أبريل 2015 على مسقط واي باك مشين.
التصنيفات: نار, صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, بوابة كيمياء فيزيائية/مقالات متعلقة, بوابة طاقة/مقالات متعلقة, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة الفيزياء/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, قالب تصنيف كومنز بوصلة كما في ويكي بيانات, صفحات تستخدم خاصية P227
