i combustió | enciclopèdia.cat

OBRES

OBRES

Divulgació científica
Estadístiques
Gran enciclopèdia catalana

combustió

combustión (es), combustion (en)
substantiu femeníf
Física    Química
combustión (es), combustion (en)
química quím i termotècnia termot
Reacció d’oxidació que és acompanyada de despreniment de llum i calor, amb flama (combustió viva) o sense (combustió lenta).

En aquest darrer cas no hi ha emissió apreciable de llum ni de calor.

Ja els grecs havien considerat la combustió com un procés de desintegració en el qual el combustible perd els elements ignis. Per a Aristòtil, consistia en la separació del foc del cos que es cremava. Aquesta interpretació durà fins l’any 1630, que Jean Rey féu notar l’augment de pes experimentat pel plom o l’estany calcinats en un vas obert. L’any 1674, Mayow destrià en l’aire una matèria idònia i una altra d’impròpia per a mantenir les combustions. Tot i que aquestes experiències assenyalaren el camí cap a una correcta interpretació del mecanisme de la combustió, J.J. Becker (1635-1682) i G.E. Stahl (1660-1731) tornaren a revifar la vella teoria dels grecs, en formular la teoria del flogist, la qual, modificada per J. Priestley, fou refeta i interpretada per L.A. Lavoisier com un procés de combinació més que com una desintegració. La nova teoria de la combustió fou elaborada per L.A. Lavoisier, interpretant una sèrie d’enginyoses experiències fetes amb òxid de mercuri i amb la inclusió de la balança, que permet de quantificar els experiments. El resum d’aquests treballs és recollit en la memòria presentada a l’Académie des Sciences el 1777 per Lavoisier, Sur la combustion en général. Des d’un punt de vista industrial, solament tenen interès les combustions vives, o sia aquelles en les quals la velocitat de reacció és prou alta perquè la calor despresa no tingui temps de dissipar-se i, per tant, s’arribi a la incandescència del cos que reacciona. El terme combustió implica també reaccions de combinació amb el clor i amb altres halògens. La combustió només comença quan el combustible sòlid o líquid s’ha vaporitzat o descompost per la calor i dóna gasos, que són la flama visible. En el cas dels combustibles sòlids que no es vaporitzen o descomponen per a donar gasos a la temperatura ordinària de flama, la combustió pot esdevenir-se per combinació directa del combustible amb l’oxigen, com és en el cas de la combustió incandescent del carbó vegetal o de la fusta carbonitzada que resta quan ja han cremat els gasos combustibles. Gairebé tots els combustibles són constituïts en llur major part per carboni i hidrogen, i quan aquestes substàncies són cremades a l’aire es produeix diòxid de carboni i aigua. Si hom restringeix l’aportació d’aire, es forma monòxid de carboni. Aquest és el cas de la combustió incompleta; l’altre és el cas de la combustió neutra. Hom pot representar la combustió del carboni en l’aire per l’equació C + O2 + 4N2 ⇌ CO2 + 4N2.

En el cas de combustió neutra o completa, amb defecte d’oxigen, té lloc la reacció 2C + O2 + 4N2 ⇌ 2CO + 4N2; aquest monòxid de carboni en contacte amb més aire també pot cremar-se: 2CO + O2 + 4N2 ⇌ 2CO2 + 4N2.

En la combustió de l’hidrogen es forma aigua; hom pot esciure'n la reacció: 2H2 + O2 + 4N2 ⇌ 2H2O + 4N2; aquesta reacció permet de calcular per a cada combustible format per hidrogen i carboni la quantitat d’aire necessari per a la combustió completa (poder comburent) i el volum de fums que hi són formats. Una modalitat de combustió lenta és l'autooxidació. La comprensió total dels processos de combustió en funció de la composició química i de la dinàmica dels fluids és dificultada per la complexitat d’ambdós fenòmens, que es presenten interrelacionats. Industrialment cal augmentar la velocitat de les combustions augmentant la concentració d’oxigen amb un excés d’aire; la quantitat d’aire afegit és definida pel coeficient d’excés d’aire (quocient entre l’aire real i l’aire mínim necessari per a una combustió completa), que segons el tipus de combustible varia entre els valors 1 i 2. El valor màxim d’excés d’aire és limitat per l’augment de la quantitat de gas inert (nitrogen), que absorbeix una part de les calories útils. Per a conèixer com es realitza una combustió cal analitzar-ne la composició dels fums; és especialment interessant la proporció de CO2, que és diferent per a cada combustible i màxima en el cas de la combustió neutra. A partir del valor màxim de CO2 pot ésser determinat el coeficient d’excés d’aire; aquest valor i el percentatge de CO permeten de determinar, mitjançant el diagrama d'Ostwald, la combustió òptima. La temperatura teòrica de la combustió (o temperatura màxima ideal dels gasos suposant que no cedeixen calor als cossos envoltants) pot ésser determinada pel mètode gràfic de Le Chatelier.

Col·laboració: 
AgB / RCLl
Llegir més...