一、燃烧的本质
根据国家标准《消防基本术语·第一部分》(GB5907-86)定义,燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象,其核心特征是化学反应、放热、发光三者并存。而近代连锁反应理论进一步揭示了燃烧的实质:燃烧是一种游离基(又称自由基)主导的链式反应,即由游离基在瞬间进行的循环连续反应,这一过程大致分为三个阶段。
(一)链式反应三阶段
链引发阶段:在外界因素(如点燃、光照、加热、催化等)作用下,可燃物分子的共价键断裂,产生含有不成对电子的游离基(活化中心)。少数物质可自发引发此过程,例如氟气与氢气在冷暗处就能通过化合产生游离基,触发剧烈燃烧。
链传递阶段:生成的游离基具有极强的化学活性,与其他分子反应时会消耗自身但同时产生更多新的游离基,使反应持续放大,形成连锁循环,这是燃烧能够维持并加剧的关键。
链终止阶段:当游离基失去能量相互结合形成稳定分子,或反应物耗尽无法产生新游离基时,反应链断裂,燃烧随之终止。
需明确:氧化反应不一定是燃烧,燃烧是氧化反应的特殊形式,仅发生在可燃物质与氧化剂之间,且需通过游离基链式反应实现能量的快速释放。
二、燃烧的要点
(一)燃烧的必要条件(燃烧三要素与四要素)
燃烧的发生需满足基础要素,传统“燃烧三角形”模型包含可燃物、助燃物(氧化剂)、引火源三大必要条件;现代“燃烧四面体”模型补充了链式反应,形成更完整的四要素体系,缺一不可。
1. 可燃物:燃烧的物质基础
指能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质,按物理状态可分为三类,其燃烧特性差异显著:
固体可燃物:如木材、纸张、塑料、镁粉等,多数需先受热分解产生可燃气体(如纸张分解产生一氧化碳、氢气),再与氧化剂反应燃烧;少数以表面氧化形式无焰燃烧(如煤炭)。表面积越大,燃烧速度越快(如碎纸比整纸燃烧更剧烈)。
液体可燃物:如汽油、酒精、食用油等,依赖挥发产生的可燃蒸气燃烧,闪点(挥发出的蒸气遇火源闪燃的最低温度)是其危险等级核心指标(汽油闪点-50℃,常温下易挥发,危险性极高)。泄漏后会随地面流淌,扩大燃烧范围。
气体可燃物:如天然气、氢气、乙炔等,无需分解或挥发,可直接与氧气混合燃烧,火灾危险性最高。需达到特定爆炸极限(如天然气5%-15%体积浓度),遇火源即可能引发爆炸燃烧。
除常见有机物外,部分无机物(如钾、钠、一氧化碳)及爆炸性物质(如黑火药、硝化甘油)也属于可燃物,部分含氧可燃物可自行释放氧气,无需外部助燃物即可燃烧。
燃烧的本质及要点
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