Api

Api arang .

Laminar nyala lilin terbakar.

Sebuah api (dari bahasa Latin flamma ) adalah bagian, terlihat (light-emitting) gas dari api . Hal ini disebabkan oleh sangat eksotermik reaksi (misalnya, pembakaran , yang mandiri oksidasi reaksi ) yang terjadi di zona tipis. ^[1] Jika api cukup panas untuk mengionisasi komponen gas, itu dapat menjadi plasma . ^{[ 2]}
Warna dan suhu nyala api yang tergantung pada jenis bahan bakar yang terlibat dalam pembakaran, seperti, misalnya, ketika ringan adalah diadakan untuk lilin . Panas menyebabkan bahan bakar diterapkan molekul dalam lilin untuk menguap . Dalam keadaan ini mereka kemudian dapat dengan mudah bereaksi dengan oksigen di udara , yang memberikan cukup dari panas dalam reaksi eksotermik berikutnya untuk menguapkan bahan bakar lebih banyak lagi, sehingga mempertahankan nyala konsisten. Suhu tinggi nyala api menyebabkan molekul bahan bakar menguap untuk membusuk , membentuk berbagai produk pembakaran tidak lengkap dan radikal bebas , dan produk ini kemudian bereaksi dengan satu sama lain dan dengan oksidator yang terlibat dalam reaksi. Cukup energi dalam nyala akan merangsang para elektron di beberapa intermediet reaksi transien seperti CH dan C _2, yang menghasilkan emisi terlihat cahaya seperti ini zat melepaskan energi berlebih mereka (lihat spektrum di bawah untuk penjelasan yang spesifik spesies radikal menghasilkan warna yang spesifik). Sebagai suhu pembakaran yang meningkat api (jika api mengandung partikel kecil karbon yang tidak terbakar atau bahan lainnya), demikian juga energi rata-rata dari radiasi elektromagnetik dilepaskan nyala api (lihat hitam ).
Oksidasi lain selain oksigen yang dapat digunakan untuk menghasilkan api. Hidrogen terbakar di klor menghasilkan api dan dalam proses memancarkan gas hidrogen klorida (HCl) sebagai produk pembakaran. ^[3] Lain dari banyak kombinasi kimia yang mungkin adalah hidrazin dan tetroksida nitrogen yang adalah hypergolic dan umum digunakan dalam mesin roket . fluoropolymers dapat digunakan untuk memasok fluor sebagai oksidator bahan bakar logam, misalnya dalam magnesium / teflon / viton komposisi.
Para kinetika kimia yang terjadi dalam nyala sangat kompleks dan melibatkan biasanya sejumlah besar reaksi kimia dan spesies menengah, kebanyakan dari mereka radikal . Misalnya, terkenal skema kinetika kimia, GRI-Rekayasa, ^[4] menggunakan 53 spesies dan 325 SD untuk menggambarkan reaksi pembakaran biogas .
Ada berbagai metode untuk mendistribusikan komponen yang diperlukan pembakaran ke nyala api. Dalam nyala difusi , oksigen dan berdifusi bahan bakar ke satu sama lain; di mana mereka bertemu api terjadi. Dalam api dicampur , oksigen dan bahan bakar dicampur terlebih dahulu, yang menghasilkan berbagai jenis api. Lilin api (api difusi) beroperasi melalui penguapan dari bahan bakar yang meningkat dalam aliran laminar gas panas yang kemudian bercampur dengan oksigen di sekitarnya dan combusts.

Api warna

Spektrum biru (dicampur, yaitu, pembakaran sempurna) api dari butana obor menunjukkan molekul radikal emisi band dan band Swan . Perhatikan bahwa hampir semua cahaya yang dihasilkan adalah biru ke daerah hijau dari spektrum di bawah sekitar 565 nanometer, akuntansi untuk warna kebiruan api hidrokarbon sootless.

Jenis api yang berbeda dari pembakar Bunsen tergantung pada pasokan oksigen. Di sebelah kiri bahan bakar kaya tanpa oksigen dicampur menghasilkan nyala berjelaga difusi kuning; pada api oksigen yang tepat bersandar sepenuhnya dicampur menghasilkan jelaga ada dan warna api yang dihasilkan oleh molekul radikal, terutama CH dan C2 emisi pita . Warna ungu adalah artefak dari proses fotografi ^{[ rujukan? ]}

Api warna tergantung pada beberapa faktor, yang paling penting biasanya menjadi radiasi blackbody dan pita spektral emisi, dengan kedua garis spektral emisi dan penyerapan garis spektral memainkan peran yang lebih kecil. Pada jenis yang paling umum dari api, hidrokarbon api, faktor yang paling penting menentukan warna pasokan oksigen dan tingkat bahan bakar oksigen pra-pencampuran, yang menentukan tingkat pembakaran dan dengan demikian jalur suhu dan reaksi, sehingga menghasilkan warna warna yang berbeda .
Dalam sebuah laboratorium di bawah normal gravitasi kondisi dan dengan katup oksigen tertutup, pembakar Bunsen membakar dengan api kuning (juga disebut api keamanan) di sekitar 1.000 C (1.800 ° F) °. Hal ini disebabkan lampu pijar yang sangat halus jelaga partikel yang dihasilkan dalam nyala. Dengan suplai oksigen meningkat, kurang hitam yang memancarkan jelaga karena pembakaran lebih lengkap diproduksi dan reaksi menciptakan energi yang cukup untuk merangsang dan mengionisasi molekul gas dalam nyala, mengarah ke penampilan biru. Spektrum dari dicampur (pembakaran sempurna) butana api pada menunjukkan benar bahwa warna biru muncul khusus karena emisi bersemangat molekul radikal dalam nyala, yang memancarkan sebagian besar cahaya mereka jauh di bawah 565 nanometer ~ di daerah biru dan hijau dengan spektrum terlihat .
Suhu api barang umum termasuk obor pukulan - yang dapat membakar biasanya sampai dengan sekitar 1.600 ° C (2900 ° F), sebuah lilin pada 1.400 ° C (2.600 ° F), ^[5] sebuah obor propana pada 1.995 ° C (3620 ° F), atau jauh lebih panas Praktik Bengkel pembakaran pada 3.000 ° C (5400 ° F). sianogen menghasilkan api lebih panas dengan suhu lebih dari 4.525 ° C (8180 ° F) ketika terbakar dalam oksigen. ^[6]
Bagian dingin difusi suatu (pembakaran tidak sempurna) api akan merah, transisi ke oranye, kuning, dan putih karena suhu meningkat yang dibuktikan oleh perubahan dalam radiasi blackbody spektrum. Untuk wilayah nyala yang diberikan itu, lebih dekat ke putih pada skala ini, lebih panas bahwa bagian dari nyala api ini. Transisi sering tampak dalam kebakaran, di mana warna yang dipancarkan terdekat untuk bahan bakar berwarna putih, dengan bagian oranye di atasnya, dan api kemerahan yang tertinggi dari semua. ^[7] Sebuah api berwarna biru hanya muncul ketika jumlah jelaga menurun dan emisi biru dari radikal molekul bersemangat menjadi dominan, meskipun biru sering bisa dilihat dekat pangkal lilin mana jelaga udara kurang terkonsentrasi. ^[8]
Warna tertentu dapat diberikan kepada api dengan pengenalan spesies bersemangat dengan terang spektrum emisi baris. Dalam kimia analitik , efek ini digunakan dalam tes nyala untuk menentukan adanya beberapa ion logam. Dalam kembang api , para pewarna piroteknik digunakan untuk memproduksi berwarna cerah kembang api .

Suhu Api

Sebuah tes api untuk natrium . Perhatikan bahwa warna kuning dalam nyala api gas tidak muncul dari emisi hitam dari jelaga partikel (seperti api jelas api pembakaran dicampur biru lengkap) tetapi berasal dari garis spektral emisi atom natrium, khususnya natrium sangat intens D baris.

Ketika melihat pada suhu api di sana banyak faktor yang dapat mengubah atau menerapkan. Salah satu yang penting adalah bahwa warna api itu tidak selalu menentukan perbandingan temperatur karena -tubuh hitam radiasi bukan satu-satunya yang menghasilkan atau menentukan warna terlihat; oleh karena itu hanya perkiraan suhu. Berikut adalah faktor-faktor lain yang menentukan temperatur:

• Adiabatik api , yaitu, tidak ada kehilangan panas ke atmosfer (mungkin berbeda di bagian tertentu).
• Tekanan atmosfer
• Persentase oksigen isi dari atmosfer .
• Para bahan bakar yang dibakar (yaitu, tergantung pada seberapa cepat proses terjadi, bagaimana kekerasan pembakaran tersebut.)
• Setiap oksidasi bahan bakar.
• Suhu link atmosfer untuk temperatur nyala adiabatik (yaitu, panas akan transfer ke suasana dingin lebih cepat).
• Bagaimana stoikiometrik proses pembakaran adalah (a stoichiometricity 1:1) dengan asumsi tidak ada disosiasi akan memiliki suhu nyala api tertinggi ... kelebihan udara / oksigen akan lebih rendah dan juga tidak cukup udara / oksigen.

Dalam kebakaran (terutama rumah kebakaran ), api dingin sering merah dan menghasilkan yang paling asap . Di sini warna merah dibandingkan warna kuning khas dari api menunjukkan bahwa suhu lebih rendah. Hal ini karena ada kurangnya oksigen dalam ruangan dan oleh karena itu ada pembakaran tidak sempurna dan suhu nyala api rendah, sering hanya 600-850 ° C (1,112-1,562 ° F). Ini berarti bahwa banyak karbon monoksida terbentuk (yang merupakan gas yang mudah terbakar jika cukup panas) yang ketika dalam Kebakaran dan Pembakaran penyelidikan ada risiko terbesar Backdraft . Ketika ini terjadi api mendapatkan oksigen, karbon monoksida dan combusts suhu sementara hingga 2.000 ° C (3.632 ° F) muncul.

temperatur nyala Umum

Ini adalah panduan kasar untuk suhu api untuk berbagai zat umum (di 20 ° C udara pada tekanan 1 atm.):

Bahan terbakar	Nyala suhu (° C)
Arang api	750-1,200
Metana (gas alam)	900-1,500
Propane obor las	1,200-1,700
Lilin api	~ 1.100 (mayoritas), hot spot mungkin 1300-1400
Magnesium	1,900-2,300
Hidrogen obor	Sampai ~ 2.000
Asetilena blowlamp / obor	Sampai ~ 2.300
Praktik Bengkel	Sampai ~ 3.300
Backdraft api puncak	1,700-1,950
Bunsen burner api	900-1,600 (tergantung pada katup udara)

Bahan terbakar	Max. nyala suhu (° C, di udara, api difusi) [7]
Kayu	1027
Bensin	1026
Metanol	1200
Minyak tanah	990
Lemak hewan	800-900
Arang (forced draft)	1390

api Keren

Artikel utama: api Keren

Pada suhu serendah 120 ° C, campuran bahan bakar udara dapat bereaksi secara kimia dan menghasilkan api yang sangat lemah disebut api dingin. Fenomena ini ditemukan oleh Humphry Davy pada tahun 1817. Proses ini tergantung pada keseimbangan yang baik suhu dan konsentrasi campuran bereaksi, dan jika kondisi benar dapat memulai tanpa sumber pengapian eksternal. Variasi siklis dalam keseimbangan bahan kimia, khususnya produk antara dalam reaksi, memberikan osilasi dalam api, dengan variasi suhu khas sekitar 100 K , atau antara pengapian "keren" dan penuh. Kadang-kadang variasi dapat menyebabkan ledakan. ^{[9] [10]}

Flames di gayaberat mikro

Dalam gravitasi nol , konveksi tidak membawa hasil pembakaran panas dari sumber bahan bakar, menghasilkan bola api depan.

Pada tahun 2000, eksperimen oleh NASA menegaskan bahwa gravitasi memainkan peran tidak langsung dalam pembentukan dan komposisi api. ^[11] Distribusi umum dari api di bawah kondisi gravitasi yang normal tergantung pada konveksi, sebagai jelaga cenderung naik ke atas api (seperti dalam lilin dalam kondisi gravitasi normal), sehingga kuning. Dalam gayaberat atau gravitasi nol lingkungan, seperti di orbit , konveksi alami tidak lagi terjadi dan menjadi bola api, dengan kecenderungan untuk menjadi lebih biru dan lebih efisien. Ada beberapa penjelasan yang mungkin untuk perbedaan ini, yang paling mungkin adalah hipotesis bahwa suhu cukup merata yang jelaga tidak terbentuk dan terjadi pembakaran sempurna. ^[12] Percobaan oleh NASA mengungkapkan bahwa difusi api di gayaberat mikro memungkinkan lebih jelaga harus benar-benar teroksidasi setelah mereka diproduksi daripada difusi api di Bumi , karena dari serangkaian mekanisme yang berperilaku berbeda dalam gayaberat mikro bila dibandingkan dengan kondisi gravitasi normal. ^{[13] [14]} Penemuan-penemuan ini memiliki aplikasi potensial dalam ilmu terapan dan industri , terutama tentang efisiensi bahan bakar .