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火是怎样燃烧起来的


从原始人用的天火到今天熟食用的煤气火以及科威特的油田大火,其化学机制都是链式反应。前苏联的谢苗诺夫和英国的欣舍伍德由于这方面的杰出研究,获得1956年诺贝尔奖。

链式反应是在引发可燃物生成游离基后产生并得以维持的。例如天然气中的甲烷和空气中的氧混合(形成可燃物)点火(即引发)产生游离基HOOH等。游离基是含有未成对电子的电中性实体,其特点是有很高的反应活性,并且在与别的分子反应时产生新的游离基,即形成游离基转移,这就是燃烧链的模式。

产生游离基的方法有光照(光化学反应)、电子转移(常温氧化还原反应如塑料老化、油脂酸败)及热裂等,其中热裂即点火,用得最多,就是把化学键能较低的物质在日常方便的温度(50 ℃~150 )分解为活性物以引发游离基。这类物质都是着火点低的如白磷(40 )、硫化磷(100 )、打火石(一种含铈、镧的合金,150 )和三硫化锑(195 )等,它们是构成日用火柴的主要材料,在轻微摩擦下即能着火。新的喷气机则在喷口安装白金丝,只要开启气体燃料,通过管口便很快被催化燃烧,可在温度很低时不致熄火。

大多数有机物着火点较低,容易燃烧.常见的易燃物有乙醚(约30 )、纸张(130 )、棉花(150)、草(200 )、松木〔250 ℃〕、木材(190 ℃~266 )、,涤纶(390 ),席梦斯床垫多用天然乳胶和聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料制成的,着火点不超过400 ,但点着的烟头表面温度为300 ,而其中心温度可达700 ℃~800 ,因此火灾的隐因是生活中随处可见的。

要使火烧起来,必须有氧气或氧化剂与可燃物共在。以煤气燃烧为例,当空气供给不当时会发生飘火、脱火及回火现象。“飘火”指火焰的上部出现黄色发亮光的无力飘焰,这是燃烧不充分,生成碳粒(锅底将出现一层炭黑)所致,应加大通入空气量。“脱火”指煤气或本生灯焰悬空,而且发出吼声,原因是空气量太大,煤气压力太高或火口周围风太大,应予适当调整。“回火”火焰缩进火眼,其原因是煤气压力太低,燃烧器内油污太多或燃烧管道内温度太高。

火对人类有巨大贡献,可是火灾却是人们的心腹大患之一。据日本技术发展未来30年预测,火灾报警及灭火技术研究是2015年以前与月球移民问题并列的重大课题,目前美国专设有防火研究中心,正用激光研究火焰结构以探索新的阻燃途径。

除了预防由于面粉、煤尘、坑道煤气、烟花、堆放的煤及木材等可燃物的着火,以及用水、干冰和四氯化碳、酸碱和泡沫灭火器等仍是实用、有效的手段外,近20年来有多种泡沫(氟蛋白、水成膜,合成和抗溶)灭火剂问世,并有红外监视、飞机巡航及卫星探测报警,还在研制新的吸火式灭火器、消防机器人、空中消防巡逻队、喷气空中消防等。