Кратко из теории термодинамики (в терминах)

 ГОРЕНИЕ — сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе экзотермических реакций, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Химическая энергия, запасённая в компонентах исходной смеси, может выделяться также в виде теплового излучения и света. 


Светящаяся зона называется фронтом пламени или просто пламенем. Горение до сих пор остаётся основным источником энергии в мире и останется таковым в ближайшей обозримой перспективе. 


ПЛАМЯ— это светящаяся зона, образующаяся в ходе горения. Температура пламени зависит от состава исходной смеси и условий, при которых осуществляется горение. При горении природного газа в воздухе температура в горячей зоне может превышать 2000 К, а при горении ацетилена в кислороде (газовая сварка) — 3000 К


ОГОНЬ — интенсивный процесс окисления, сопровождающийся излучением в видимом диапазоне и выделением тепловой энергии. В узком смысле — совокупность раскалённых газов (низкотемпературная плазма), выделяющихся в результате:

  • произвольного/непроизвольного нагревания горючего материала до определённой точки (здесь и далее под горючими материалами понимаются такие материалы, как древесина, а не вступившие в реакцию компоненты, допустим, сера) при наличии окислителя (кислорода);
  • химической реакции (в частности, взрыва);
  • протекания электрического тока в среде (электрическая дуга, электросварка).

Огонь является основной фазой процесса горения и имеет свойство к самораспространению по затронутым им другим горючим материалам.


Собственная температура огня зависит от вещества, выступающего в качестве топлива и давления окислителя. Собственный цвет зависит от горящего вещества и его чистоты (например, огонь от костра или свечи, в котором присутствует значительная доля углекислого газа, горит оранжевым цветом, относительно чистый от углерода — красным, самый чистый — голубым).


Для возникновения и существования огня требуются три компонента: топливо, которое горит, окислитель, который позволяет протекать этому процессу, и температура.


В качестве топлива могут выступать многие вещества. В роли окислителя чаще всего выступает кислород, но могут выступать и другие элементы, — например, хлор или фтор. Иными словами, без доступа окислителя тело не может загореться.


Если же телу передать путём нагрева энергию, которая превзойдёт энергию межмолекулярных связей, оно распадётся на горючие составляющие. Например, при нагревании дерева без доступа воздуха происходит его разделение сначала на древесный уголь и смолу, а затем на горючие газы — углеводороды.


Третий компонент существования огня — температура, которая определяется свойствами окислителей и топлива. Например, кусочек угля в сжиженном кислороде при сверхнизкой температуре не горит, а интенсивно тлеет, но в атмосфере газообразного кислорода, напротив, сгорает быстро, с яркой вспышкой. Таким образом, при отсутствии любого из трёх факторов возникновение огня невозможно.


ПИРОЛИЗ - превращение органических соединений в результате деструкции их под действием высокой температуры. Обычно термин используют в более узком смысле и определяют пиролиз как высокотемпературный процесс глубокого термического превращения нефтяного и газового сырья, заключающийся в деструкции молекул исходных веществ, их изомеризации и др. изменениях. Пиролиз- один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. (как в частном жилом доме будет стоять "чисто" пиролизный котел и для чего он нужен?)


ТЕПЛОПЕРЕДАЧА— физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте), или через разделяющую перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему, что является следствием второго закона термодинамики.

Всего существует три простых (элементарных) механизма передачи тепла:

  • Теплопроводность
  • Конвекция
  • Тепловое излучение

Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:

  • теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела);
  • теплопередача (теплообмен от горячей среды [жидкость, газ или твердое тело] к холодной через разделяющую их СТЕНКУ);
  • конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией);
  • термомагнитная конвекция.

Внутренние источники теплоты — понятие теории теплопередачи, которое описывает процесс производства (реже поглощения) тепловой энергии внутри материальных тел без какого-либо подвода или переноса тепловой энергии извне. К внутренним источникам теплоты относятся:

  • тепловыделение при работе электрического тока;
  • тепловыделение при ядерных реакциях;
  • тепловыделение при химических реакциях.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м2 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1 °К. Обычно выражается в Вт/(м2·К), в справочниках также может приводиться величина потока за один час. В строительстве получила распространение обратная величина — «коэффициент термического сопротивления».


ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, за счёт внутренней энергии тела. Имеет сплошной электромагнитный спектр, расположение и интенсивность максимума которого зависят от температуры тела. При остывании максимум смещается в длинноволновую часть спектра (темнее). Все тела испускают тепловое излучение, например, нагретый металл, земная атмосфера. Причиной того, что вещество излучает электромагнитные волны, является устройство атомов и молекул из заряженных частиц, из-за чего вещество пронизано электромагнитными полями. В частности, при столкновениях атомов и молекул происходит их ударное возбуждение с последующим высвечиванием.


ТЕПЛОТА - Внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться двумя способами: посредством совершения работы над системой и посредством теплообмена с окружающей средой. Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется коли́чеством теплоты́ или просто теплотой


Для изменения внутренней энергии системы посредством теплообмена также необходимо совершить работу. Однако это не механическая работа, которая связана с перемещением границы макроскопической системы. На микроскопическом уровне эта работа осуществляется силами, действующими между молекулами на границе контакта более нагретого тела с менее нагретым. Фактически при теплообмене энергия передаётся посредством электромагнитного взаимодействия при столкновениях молекул


Энергия может также передаваться излучением от одного тела к другому и без их непосредственного контакта.