لهب بارد
اللهب البارد هو لهب له حرارة قصوى لا تتعدى 400 °م (752 °ف).[1] عادة ما يُنتج في تفاعل كيميائي معين عن طريق خليط الوقود والهواء. على عكس اللهب التقليدي فإن رد فعل غير قوي وكما أنه ينتج كميات قليلة جدا من الحرارة والضوء وثاني أكسيد الكربون. من الصعب ملاحظة اللهب البارد كما أنه غير شائع في الحياة اليومية، ولكنه هو المسؤول عن احتراق المحركات– الاحتراق الغير مرغوب فيه والغير مستقر والصاخب لوقود الأوكتان المنخفض في محركات الاحتراق الداخلي.[2][3]
التاريخ عدل
تم اكتشاف اللهب البارد بارد بالصدفة في 1810 من قبل السير همفري ديفي، حيث لاحظ أن بعض أنواع اللهب لم تحرق أصابعه أو تشعل أعواد الثقاب. كما وجدت أن هذا اللهب الغير معتاد يمكن أن يتغير إلى اللهب التقليدي وأن في بعض التراكيب ودرجات الحرارة لا تتطلب مصدر إشعال خارجي، كشرارة أو مواد ساخنة.[4][5][6] هاري يوليوس إيموليوس هو أول من سجل الانبعاثات الطيفية لها وفي عام 1929 صاغ مصطلح «اللهب البارد».[7][8]
المتغيرات عدل
| المركب | درجة حرارة اللهب البارد (س°) | درجة حرارة الإحتراق الذاتي (س°) |
|---|---|---|
| بوتانون | 265 | 515 |
| ميثايل إيزوبوتايل كيتون | 245 | 460 |
| إيزوبروبانول | 360 | 400 |
| بوتايل أسيتيت | 225 | 420 |
يمكن أن يحدث اللهب البارد في كل من الهيدروكربونات والكحول والألدهيدات والزيوت والأحماض والشموع[9] وحتى الميثان. لا يوجد تعريف محدد لأقل درجة حرارة للهب البارد لكن من المعروف تقليديا أنها أقل درجة حرارة يمكن عندها الكشف عن اللهب في غرفة مظلمة (اللهب البارد بالكاد مرئي في ضوء النهار). درجة الحرارة هذه تعتمد قليلا على نسبة الوقود إلى الأكسجين ولكنها تعتمد بقوة على ضغط الغاز – هناك عتبة دنيا لا يتشكل اللهب تحتها. مثال محدد هو 50% ن-البوتان-50% من الأوكسجين (في حجم مئوي) التي لديها درجة حرارة للهب البارد حوالي 300 درجة مئوية لكل 165 ملليمتر من الزئبق (22.0 كـبا). واحدة من أقل درجة حرارة اللهب البارد (156°س) هي لخليط C2H5OC25 + O2 + N2 لكل 300 ملليمتر من الزئبق (40 كـبا).[10] مدرجة حرارة اللهب البارد أقل بكثير من درجة حرارة الاشتعال الذاتي التقليدية لهب (انظر الجدول).
الآلية عدل
في حين أنه في اللهب المعتاد تتفكك الجزيئات إلى شظايا صغيرة وتتحد مع الأكسجين لإنتاج أكسيد الكربون (أي احتراق)، بينما في حالة اللهب البارد، تكون الشظايا كبيرة نسبيا وتتحد مع بعضها البعض بسهولة. وبالتالي تُنتج كمية أقل بكثير من الحرارة والضوء وثاني أكسيد الكربون; تكون عملية الاحتراق متذبذبة ولا يمكن الحفاظ عليها لفترة طويلة. ارتفاع درجة الحرارة النموذجي عند اشتعال اللهب البارد هو بضع عشرات من الدرجات المئوية بينما تكون في حدود 1000 درجة مئوية للهب التقليدي.[11]
تطبيقات عدل
يمكن أن يساهم اللهب البارد في محركات الدق – وهو الاحتراق الغير مرغوب فيه والصاخب لوقود الأوكتان المنخفض في محركات الاحتراق الداخلي. في العادي يمكن أن ينتقل اللهب التقليدي بسلاسة في غرفة الاحتراق عند ضغط خليط من الهواء والوقود. إلا أن الزيادة في الضغط ودرجة الحرارة قد تُنتج لهبا باردا في آخر خليط الهواء والوقود الغير محترق كما تشارك في الاحتراق الذاتي للغازات النهائية.
انظر أيضا عدل
المراجع عدل
- ^ Lindström، B.؛ Karlsson، J.A.J.؛ Ekdunge، P.؛ De Verdier، L.؛ Häggendal، B.؛ Dawody، J.؛ Nilsson، M.؛ Pettersson، L.J. (2009). "Diesel fuel reformer for automotive fuel cell applications" (PDF). International Journal of Hydrogen Energy. ج. 34 ع. 8: 3367. DOI:10.1016/j.ijhydene.2009.02.013. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-06-08.
- ^ Peter Gray؛ Stephen K. Scott (1994). Chemical oscillations and instabilities: non-linear chemical kinetics. Oxford University Press. ص. 437. ISBN:978-0-19-855864-4. مؤرشف من الأصل في 2019-12-22.
- ^ Stephen K. Scott (1993). Chemical chaos. Oxford University Press. ص. 339. ISBN:978-0-19-855658-9. مؤرشف من الأصل في 2019-12-22.
- ^ Pearlman، Howard؛ Chapek, Richard M. (1999). Cool Flames and Autoignition: Thermal-Ingnition Theory of Combustion Experimentally Validated in Microgravity. ناسا. ص. 142. ISBN:978-1-4289-1823-8. مؤرشف من الأصل في 2020-01-25., Web version at NASA نسخة محفوظة 1 مايو 2010 على موقع واي باك مشين.
- ^ H. Davy (1817) "Some new experiments and observations on the combustion of gaseous mixtures, with an account of a method of preserving a continued light in mixtures of inflammable gases and air without flame," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 107 : 77-86. On p. 79, Davy inserted a hot platinum wire into a mixture of air and diethyl ether vapor: "When the experiment in the slow combustion of ether is made in the dark, a pale phosphorescent light is perceived above the wire, which is most distinct when the wire ceases to be ignited. This appearance is connected with the formation of a peculiar acrid volatile substance possessed of acid properties." نسخة محفوظة 27 يونيو 2014 على موقع واي باك مشين.
- ^ A number of other investigators subsequently also observed cold flames:
- ^ Harry Julius Emeléus (1929) "The light emission from the phosphorescent flames of ether, acetaldehyde, propaldehyde, and hexane," Journal of the Chemical Society (Resumed), pp. 1733-1739.
- ^ H. J. Pasman؛ O. Fredholm؛ Anders Jacobsson (2001). Loss prevention and safety promotion in the process industries. Elsevier. ص. 923–930. ISBN:0-444-50699-3. مؤرشف من الأصل في 2020-01-25.
- ^ Hazards XIX: process safety and environmental protection : what do we know? where are we going?. IChemE. 2006. ص. 1059. ISBN:0-85295-492-1. مؤرشف من الأصل في 2019-12-22.
- ^ Griffiths، John F.؛ Inomata، Tadaaki (1992). "Oscillatory cool flames in the combustion of diethyl ether". Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. ج. 88 ع. 21: 3153. DOI:10.1039/FT9928803153.(this reference cites evidence of cool fire at 430 K, which is 156 C, not 80 C)
- ^ Jones، John Clifford (سبتمبر 2003). "Low temperature oxidation". Hydrocarbon process safety: a text for students and professionals. PennWell. ص. 32–33. ISBN:978-1-59370-004-1. مؤرشف من الأصل في 2019-12-22.
14. ^Recently, self-sustained, stable cool flames has been established by adding ozone into oxidizer stream: Won, S. H., Jiang, B., Diévart, P., Sohn, C. H., & Ju, Y. (2014). Self-sustaining n-heptane cool diffusion flames activated by ozone. Proceedings of the Combustion Institute, Vol.35, 2014. doi:10.1016/j.proci.2014.05.021
مزيد من القراءة عدل
- Peter Gray؛ Stephen K. Scott (1994). Chemical oscillations and instabilities: non-linear chemical kinetics. Oxford University Press. ص. 429 ff. ISBN:0-19-855864-3. مؤرشف من الأصل في 2020-01-25. - an explanation of the oscillatory nature of cool flame.
