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Combustión o quema es una reacción química exotérmica entre una substancia (el combustible) y un gas (el comburente), generalmente el oxígeno, para liberar calor. En una combustión completa, un combustible reacciona con un comburente, y como resultado se obtiene compuestos resultantes de la unión de ambos, además de energía, siendo que algunos de esos compuestos son los principales agentes causadores del efecto estufa. De una forma general:
CxHy + (x+y/4)Lo2 → xCO2 + (y/2)H2Lo
Ejemplos:
CH4 + 2 Lo2 → CO2 + 2 H2El + calor
CH2S + 6 F2 → CF4 + 2 HF + SF6 + calor
Tipos de combustión
Lenta
Cuando se produce a una temperatura suficientemente baja, es decir, inferior a 500 °C, no habiendo, regla general, emisión de luz. La oxidação de un metal (hierro, cubre, zinc, etc.) en contacto con el aire húmedo es un ejemplo de este tipo de combustión. La combustión lenta es una forma de quema que acontece la bajas temperaturas. La respiración celular y formación de ferrugem son ejemplos de combustiones lentas.
Viva
ES aquella en que se produce luz y, vulgarmente, se designa por fuego. En este caso, debido a la mezcla de los gases inflamados con el aire se forma a llama. En el caso de los sólidos, cuya combustión transcurre a la superficie, se verifica la incandescência a partir de su encendido y también a través de la formación de brasas. Estas surgen cuando el combustible ya no libera gases suficientes para provocar llama. La combustión del carbón ilustra estos aspectos.
Deflagração
Combustión muy rápida cuya propagação se da a una velocidad inferior a la del sonido en el aire (340 m/s).
Explosión
Combustión resultado de la mezcla de gases o partículas finamente hendidas con el aire en un porcentaje bien determinado – mezcla explosiva o detonante – propagándose a una velocidad superior a 340 m/s. En este caso, la mezcla tiene que ocupar todo el espacio donde está contenida y, en el momento de la explosión, provoca una elevación de temperatura o de presión o de ambas, simultáneamente, sobre todo el espacio confinante. Usamos como combustivel la gasolina,el etanol o el diesel. Combustión es el proceso de obtención de energía.
Combustión completa
En una combustión completa, el reagente irá a quemar en el oxígeno, produciendo un número limitado de productos y una llama oxidante, azul, proveniente del fuego de la Azula. Cuando un hidrocarboneto quema en el oxígeno, la reacción generará sólo dióxido de carbono Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): (CO_2)
y agua . Cuando elementos como carbono, nitrogênio, enxofre y hierro son quemados, el resultado será los óxidos más comunes. Carbono irá a generar el dióxido de carbono. Nitrogênio irá a generar el dióxido de nitrogênio Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): (EN El_2)
. Enxofre irá a generar dióxido de enxofre Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): (SO_2) . Hierro irá a generar óxido de hierro III Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): (Fe_2Lo_3) . La combustión completa es normalmente imposible de alcanzar, la menos que la reacción ocurra en situaciones cuidadosamente controladas, como, por ejemplo, en un laboratorio.
Combustión turbulenta
La combustión turbulenta es caracterizada por flujos turbulentos. ES de más usada en la industria (ex: turbinas de gas, motores la diesel, etc.), pues la turbulencia ayuda el combustible a mezclarse con el comburente. la combustao es una fonta de calor
Combustión incompleta
En la combustión incompleta no hay el suprimento de oxígeno adecuado para que ella ocurra de forma completa. El reagente irá a quemar en oxígeno, pero podrá producir incontables productos. Cuando un hidrocarboneto quema en oxígeno, la reacción generará dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua, y varios otros compuestos como óxidos de nitrogênio, dependiendo de la composición del combustible. También hay liberação de átomos de carbono , bajo la forma de fuligem . La combustión incompleta es muy más común que la completa y produce un gran número de subprodutos. En el caso de quema de combustible en automóviles, esos subprodutos pueden ser muy prejudiciais a la salud y por la mitad ambiente, y a su coche.
Ecuación química
Generalmente, la ecuación química para quemar un hidrocarboneto (como el octano) con oxígeno es la siguiente:
- CxHy + (x + (y/4))Lo2 → xCO2 + (y/2)H2Lo
Por ejemplo, a quema de propano es:
- C3H8 + 5Lo2 → 3CO2 + 4H2Lo
La ecuación, en síntesis, de una hidrocarboneto es siempre la siguiente:
- Combustible + Oxígeno → Dióxido de carbono + Agua + Calor
La combustión es una reacción de una substancia (combustible) con el oxígeno Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): (Lo_2)
(comburente) presente en la atmósfera, con liberação de energía.
La liberação o consumo de energía durante una reacción es conocida como variación de la entalpia (ΔH), es decir, la cantidad de energía de los productos de la reacción (Hp) menos la cantidad de energía de los reagentes de la reacción (Hr):
Cuando ΔH > 0 esto significa que la energía del(s) producto(s) es mayor que la energía del(s) reagentes(s) y la reacción es endotérmica, o sea, absorbe calor del medio ambiente. Cuando ΔH < 0, esto significa que la energía del(s) reagente(s) es mayor que la energía del(s) producto(s) y la reacción es exotérmica, o sea, libera calor para el medio ambiente, como en el caso de la combustión de la gasolina, por ejemplo.
La respiración es un proceso de combustión (“quema de alimentos”) que libera energía necesaria para las actividades realizadas por los organismos. ES interesante notar que la reacción inversa de la respiración es la fotossíntese, que ocurre en el cloroplasto de las células vegetais, donde son necesarios gas carbónico, agua y energía (venida de la luz solar) para liberar oxígeno y producir material orgánico (celulose, glicose, amido, etc.) utilizado en el crecimiento del vegetal.
combustión/respiración
C6H12Lo6(s) + 6 Lo2(g) ↔ 6 CO2(g) + 6 H2Lo (l) + energía
Fotossíntese
La gasolina posee enxofre (S), y el diesel, aún más. Hoy en el Brasil existe una gran inversión por parte de la Petrobrás para disminuir la concentración de enxofre en el diesel y así hacerlo menos poluente. Por lo tanto, combustibles que tiene enxofre, al sean quemados producen grandes cantidades de un gas bastante tóxico y corrosivo, responsable por acidificar la atmósfera, el dióxido de enxofre (SO2). Ya el alcohol es un combustible que no presenta enxofre y por lo tanto no produce el dióxido de enxofre.
S(s)+ Lo2(g ) → SO2(g)
La falta de oxígeno durante la combustión lleva a la llamada ‘combustión incompleta’ que produce monóxido de carbono (CO). Note que el CO tiene un oxígeno a menos que el CO2, lo que caracteriza la deficiencia de oxígeno, o la ineficiência de la reacción. Este gas es muy tóxico para el ser humano, pues este dificulta la función de la hemoglobina, que es responsable por la renovación del oxígeno en nuestra sangre. Pequeñas concentraciones de monóxido de carbono ya provocan tonterías y dolores de cabeza. Otro producto indesejável de la combustión incompleta es la fuligem (C), que no tiene oxígeno en su constitución. La porción más fina de la fuligem puede impregnar en los pulmones y causar problemas respiratorios.
Las ecuaciones químicas abajo ilustran la cantidad de calor (ΔH) liberada durante la combustión completa e incompleta del gas metano (CH4). Note como la cantidad de calor liberado es más pequeño en los casos de combustión incompleta. Por lo tanto, además de la combustión incompleta generar compuestos nocivos a la salud humana, hay también una grande desvantagem económica, pues con la misma cantidad de combustible habrá más pequeña cantidad de energía generada! Vea las ecuaciones:
Combustión completa del metano:
CH4(g) + 2Lo2(g) → CO2(g) + 2H2Lo (l) ΔH = – 802 kJ/mol (energía liberada)
Combustión incompleta del metano:
CH4(g) + 3/2 Lo2(g) → CO(g) + 2H2Lo(l) ΔH = – 520 kJ/mol
CH4(g) + Lo2(g) → C(s) + 2H2Lo(l) ΔH = – 408,5 kJ/mol
ES muy importante saber la cantidad de calor liberada por los combustibles para que sea posible comparar el valor energético de cada uno de ellos. En la Tabla 1 son mostradas las entalpias de combustión (ΔHo) para algunos combustibles, es decir, la energía liberada en la quema completa de un mol del combustible. El cero utilizado como índice superior indica que las condiciones iniciales de los reagentes y las finales de los productos son 25la C y 1 atm, llamadas de condiciones normalizadas.
El combustible menos poluente que se conoce es el hidrogênio, pues su combustión genera sólo agua: H2(g) + ½ Lo2(g) → H2Lo(l) ΔH = – 286 kJ/mol
Combustión de combustibles líquidos
La combustión de un combustible líquido en una atmósfera oxidante acontece en la verdad en forma gaseosa. Esto quiere decir, quien quema es el vapor, no el líquido. Por lo tanto, un líquido inflamable normalmente sólo irá a coger fuego por encima de una correcta temperatura, que es su punto de fulgor. Abajo de esa temperatura, el líquido no irá evaporar rápido el suficiente para sostener el fuego si la fuente de encendido sea removido.
Combustión de combustibles sólidos
El acto de la combustión consiste en tres fases relativamente distinguidas, pero que se solapan:
- Fase de pre-calentamiento, cuando el combustible no quemado es calentado hasta su punto de fulgor y después para su punto de combustión. Gases inflamables comienzan a ser envueltos en un proceso similar a la destilação seca.
- Fase de destilação o fase gaseosa, cuando la mezcla de los gases inflamables con oxígeno sufre encendido, energía es producida en forma de calor y luz. Fuego normalmente es visible en esta fase.
- Fase de carbón o fase sólida, cuando la salida de gases inflamables es muy poca para la presencia persistente de llama, y el combustible carbonizado quema lentamente. Él sólo queda incandescente y después continúa a arder sin llama.
Temperaturas para la combustión
Asumiendo condiciones de combustión perfectas, como una combustión adiabática(sin pérdida de calor) y completa, la temperatura de la combustión puede ser determinada. La fórmula que lleva a esa temperatura es basada en la primera ley de la termodinâmica y se aprovecha del hecho que el calor de la combustión (calculado a partir del valor de calentamiento del combustible) es usado enteramente para calentar el combustible y el gas (ex: oxígeno o aire)
En el caso de combustibles fósiles quemados en el aire, la temperatura de combustión depende:
- del valor de calentamiento
- de la proporción del aire en relación al combustible ( Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): {lambda}
)
- de la capacidad térmica del combustible y del aire
- las temperaturas de entrada del aire y combustible
La temperatura de combustión adiabática aumenta para:
- valores de calentamiento más altos
- temperaturas de entrada más altas
- proporciones entre el aire y el combustible tendiendo para 1.
Normalmente, la temperatura de combustión adiabática para el carbón mineral es alrededor de 1500 °C (para temperaturas de entrada y temperaturas del ambiente y Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): {lambda = 1.0} ), cerca de 2000 °C para el óleo y 2200 °C para el gas natural.
Análisis por combustión
El análisis de la combustión es un proceso usado para determinar la composición de un compuesto orgánico.
Ver también
- Fuego
- Combustión humana espontânea
- Teoría del flogisto
- Calentamiento global
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