간단히 말하면, 목재가 화재와 접촉 할 때 열 분해 또는 열분해가 발생합니다. 목재의 열분해는 특정 휘발성 가스의 방출과 Char의 형성으로 이어지고, 결국 열 에너지를 방출하기 위해 결론과 빛나는 반응을 각각 겪습니다.
당신이 정글에서 야영을 좋아하는 모험적인 종류의 영혼이라면, 당신은 캠프 파이어 주위에 앉아 스 모어의 설탕을 즐기면서 좋아했을 것입니다. 그것이 당신처럼 들린다면, 당신은 당신이 간식을 맛볼 수 있도록 화상을 입어야했던 나무에 감사해야합니다.
(사진 크레디트 :Pixabay)
우리는 나무가 불로 섞일 때 어떻게되는지 알고 있습니다. 먼저 약간의 연기를 생산 한 다음 주황색과 빨간색의 색조로 불을 피 웁니다. 빛나는 불씨의 스택은 마침내 냉각 된 회색 재를 형성하기 위해 어지럽 힙니다.
이 모든 것이 우리가 표면 수준에서 관찰 한 것이지만, 불 같은 끝에서 목재의 분자 수준에서 어떤 일이 일어나는지에 대해 어떤 생각을 했습니까?
목재 구성
목재의 화학적 구성은 나무가 나오는 나무의 부품, 유형 및 위치에 따라 다릅니다. 그러나 일반적으로 목재는 리그닌 (18-35%)과 탄수화물 (65-75%)의 두 가지 주요 화학 성분을 포함합니다. 셀룰로오스 (40-50%) 및 헤미 셀룰로스 (25-35%)와 같은 탄수화물은 대부분의 목재 조성에 기여합니다.
목재의 화학적 구성.
이러한 복잡한 분자와는 별도로, 목재는 또한 무기 물질 (ASH) 및 유기 추출물 (페놀 화합물, 지방, 왁스, 테르펜 및 테르 페 노이드)을 함유 할 수 있습니다.
.간단히 말해서, 목재는 대략 50% 탄소, 6% 수소, 44% 산소 및 미량 금속 이온의 기본 조성물을 갖는다. 거의 모든 목재 종은 거의 동일한 기본 구성을 가지고 있습니다.
나무가 타면 어떻게됩니까?
불을 피우면 간접적으로 불타고 있습니다. 즉, 화상보다는 연소 반응을 겪습니다. 그건 말이되지 않습니까? 연소와 연소의 차이점은 무엇입니까?
연소가 이루어지기 위해서는 열의 형태로 에너지를 방출하기 위해 목재와 같은 연료를 산화시켜야합니다. 연소 (연소 유형)에서는 방출 된 에너지는 빛의 형태 (불꽃)입니다. 대부분의 에너지는 빛으로 변환되므로 생산 된 열량은 연소에서 생성되는 것보다 비교적 적습니다.
간단히 말해서, 나무가 화재와 접촉하면 열 분해 또는 열분해가 발생합니다.
목재의 열분해
열분해는 목재 연소에서 중요한 역할을합니다. 그것은 불활성 대기 또는 산소가없는 경우 유기 물질의 열 분해 과정입니다. 목재의 열분해는 일부 휘발성 가스와 Char의 형성으로 이어지며, 이는 결국 열 에너지를 방출하기 위해 각각 불타고 빛나는 반응을 겪습니다. 복잡한 화학 반응이기 때문에 목재의 열분해는 세 가지 주요 단계에서 발생합니다.
단계 1
목재의 연소를 시작하기 위해 공기가있을 때 열원이 목재와 접촉됩니다. 이로 인해 나무의 영역의 온도가 상승합니다. 목재의 온도가 100 ° C에 도달함에 따라 나무의 물이 끓고 증발하기 시작합니다. 아시다시피, 수분 함량이 높은 나무를 태우는 것은 어렵습니다. 따라서, 연소가 시작하려면 목재의 탈수가 필수적이다. 약 160 ° C에서 탈수가 완료됩니다.
목재 연소는 수증기와 함께 이산화탄소와 같은 가스를 방출합니다 (사진 신용 :Nasky/Shutstock)
목재의 hemicellulose는 200 ° C ~ 280 ° C의 온도 범위를 분해하기 시작합니다. 분해는 이산화탄소, 일산화탄소, 아세트산 및 포름산과 같은 가스의 생산을 유발합니다.
첫 번째 단계에서 방출 된 가스는 수분이 완전히 증발하고 온도가 충분히 뜨거워 질 때까지 불을 피우지 마십시오.
2 단계
목재 연소의 두 번째 단계는 열 생산 단계입니다. 목재의 온도가 280 ° C 이상인 경우 시작됩니다. 이 단계에서, 메탄 및 메탄올과 같은 미혼 가연성 가스와 함께 다량의 에너지가 수증기 및 이산화탄소가 방출됩니다. 이 가스는 2 차 가스라고하며 목재의 잠재적 열의 약 60%를 차지합니다. 이 가스의 연소는 효율적인 목재 연소에 중요합니다.
이 단계에서, 셀룰로오스는 분해되기 시작하고 약 320 ℃에서 피크에 도달한다. 셀룰로오스의 분해는 숯, 타르 및 휘발성 생성물 형성으로 이어진다.
3 단계
320 ° C 이상의 온도에서 리그닌의 분해 속도가 강화됩니다. 이 목재 연소 시점에서 모든 기체 제품이 증발합니다. 가스는 공기와 혼합되어 식히고 연기를 형성하거나 불을 피우기 위해 불을 피우십시오. 목재 열분해의 유일한 고체 생성물은 셀룰로오스와 리그닌 분자의 탄소 사슬이 숯으로 남아 있습니다. 나무 무게의 약 20-30%가 숯으로 전환됩니다.
빛나는 숯 스택 (사진 크레디트 :Buncha Lim/Shutterstock)
숯 침대는 오랫동안 계속 연소되지만 열 출력이 낮습니다. 빛나는 숯은 산소가 없을 때 에너지를 방출하고 식 힙니다. 그러나 우리가 알고 있듯이, 빛나는 숯에 공기를 불면 더 밝게 타고 불이 퍼집니다. 따라서 숯 침대에 새로운 산소를 공급하고 더 많은 목재를 추가함으로써 불을 다시 불러 일으킬 수 있습니다.
가연성 제품이 제거 된 후에는 재로 불에 타지 않은 목재의 작은 비율이 뒤에 남아 있습니다. 목재 재에는 탄산 칼륨이 들어 있으며, 이는 좋은 토양 비료 역할을합니다.
결론
지금까지, 당신은 나무가 타는 것이 화재가 방해가되는 모든 분자를 태우는 간단한 과정이라는 것을 알았을 것입니다. 그러나 상황이 나타날만큼 단순하지 않다는 것이 분명하다고 생각합니다!
.
목재가 화재와 접촉하면 일련의 복잡한 화학 반응이 시작됩니다. 목재의 연소는 이산화탄소, 수증기 및 다양한 가스 제품의 방출뿐만 아니라 숯 및 재와 같은 검은 고체 잔류 물의 형성을 초래합니다.
