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为什么外焰温度最高

2023-08-18 07:11:11 高考在线

　　为什么外焰温度最高？

　　因为燃烧是指强烈氧化现象。是需要氧气参与，氧气越多，反应越剧烈，外焰比内焰的氧气多，反应更剧烈，所以温度更高。火焰是可燃物与助燃物发生氧化反应时释放光和热量的现象。

　　燃烧

　　在燃烧过程中，燃料、氧气和燃烧产物三者之间进行着动量、热量和质量传递，形成火焰这种有多组分浓度梯度和不等温两相流动的复杂结构。火焰内部的这些传递借层流分子转移或湍流微团转移来实现，工业燃烧装置则以湍流微团转移为主。

　　探索燃烧室内的速度、浓度、温度分布的规律以及它们之间的相互影响是从流体力学角度研究燃烧过程的重要内容。由于燃烧过程的复杂性，实验技术是探讨燃烧工程的主要手段。

　　绝热火焰温度

　　当燃烧释放出的'热量全部用来加热气态产物时，产物的温度就是绝热火焰温度。实际燃烧过程中的温度要取决于释热和散热两个方面。绝热火焰温度虽然没有考虑热损失，但它是衡量可燃物特征的一个尺度，对火焰传播特性等也有影响。因此，绝热火焰温度在许多燃烧问题中常被看作是一个相当重要的热力学量。某些文献给出的定义是：在一个孤立系统中的放热反应，如使混合物从一个规定的初始压力和初始温度经过定压且绝热的过程达到化学平衡，系统达到的最终温度称为绝热火焰温度T。由于没考虑热损失，又称“理论火焰温度”；由于与有热损失的各种情况比较，这时达到的温度将是最高的，故又称“最高燃烧温度”。不过这一定义并未考虑空气和燃料的比例和惰性添加剂的影响，所以并不代表在最佳空燃比下所能达到的最高温度。

　　如果燃烧前的反应物和燃烧后的最终产物的成分都是已知的，则绝热火焰温度可根据能量守恒原理求出。

　　详细介绍

　　由于火焰温度对化学反应速率所起到的作用，火焰温度可能是燃烧最重要的一个性质。火焰温度既可以通过实验测量出来，又可以通过计算得到。为了方便起见，引入了绝热火焰温度的概念。绝热火焰温度指的是，在一定的初始温度和压力下，给定的燃料（包含燃料和氧化剂），在等压绝热条件下进行化学反应，燃烧系统（属于封闭系统）所达到的终态温度。在实际中，火焰的热量有一部分以热辐射和热对流的方式损失掉了，所以绝热火焰温度基本上不可能达到。然而，绝热火焰温度在燃烧效率和热量传递的计算中起到很重要的作用。对于高温火焰（高于1800K），燃烧产物发生了分解反应，不但体积增大，还吸收了大量的热量。在低温时，化学当量比混合物或者贫燃料混合物燃烧后的产生应该只有CO2和H2O，然而这些产物很不稳定，只要温度稍高一点，就可能部分转变为成简单的分子、原子和离子形式。相应地在转变过程中，能量被吸收，最大火焰温度也相应地被减小了。

　　火焰颜色为什么不一样？

　　火焰的实质是高温的气态或等离子态的物质。有两种因素决定火焰的颜色：

　　一是火焰的温度决定火焰的颜色，火焰是一种反应。低温的时候是红外线，随着温度的上升，火焰从红色橙色（3000度）到黄色白色（4000度）到青色蓝色（5000~6000度）到紫色（7000以上）到最后看不见的紫外线（几万度），颜色在不断改变。从高能物理来说，红外线，有色光谱段的火焰都是低能量的火焰，温度继续高下去，火焰的颜色从紫外线到x线到伽马线等等，这些都是无法形容的“颜色”。

　　二是气态和等离子态物质的元素构成决定火焰的固有光谱，元素表的每种元素高温下都会发出自己特定的光色，常见的比如钠会出现黄色，钾是紫色，铜是绿色，化合物的光色是一种杂色，因为有许多种类的元素在发光。这也就是各种火焰的颜色不一样的缘故。（详见焰色反应）