VII.2. Arderea - proces exoterm.

Căldura degajată de un combustibil prin ardere depinde de masa combustibilului (m) și de puterea calorică a combustibilului (q) și are următoarea formulă :

m = masa (cantitatea) de combustibil ars (kg)

q = puterea calorică a combustibilului (kJ/kg).

Fiecare combustibil este caracterizat de o constantă de material, numită putere calorică (notată cu q), pe care o luăm din tabelul următor.

👀 Experiment: Depinde căldura cedată de un combustibil de masa lui?
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție, când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!

Materiale necesare:
Pahar Erlenmeyer, apă rece de la robinet, spirtieră, sită de azbest, trepied, termometru, alcool.

Descrierea experimentului:

Pune într-un pahar 100g de apă și introdu în apă un termometru și măsoară temperatura inițială T₁ = 30°C.
Pune în spirtieră alcool și determină-i masa, m₁ = 136,1g.
Încălzește la flacăra acestei spirtiere, apa prin intermediul sitei de azbest de pe trepied, până se încălzește cu 10°C, adică până la 40°C. Stinge spirtiera.
Măsoară masa spirtierei după ce ai încălzit apa cu 10°C : m₂ = 134,9g.
Calculează cantitatea de alcool arsă: m_I = m₂ – m₁ = 1,2 g alcool.
Pune într-un pahar 100g de apă și introdu în apă un termometru și măsoară temperatura inițială T₁ = 31°C.
Pune în spirtieră alcool și determină-i masa, m₁ = 136,1g.
Încălzește la flacăra acestei spirtiere, apa prin intermediul sitei de azbest de pe trepied, până se încălzește cu 20°C, adică până la 51°C. Stinge spirtiera.
Măsoară masa spirtierei după ce ai încălzit apa cu 20°C : m₂ = 134,1g.
Calculează cantitatea de alcool arsă : m_II = m₂ – m₁ = 2 g alcool.
Depinde căldura absorbită de apă de cantitatea de combustibil folosită ?
Ce observi ?

2 g de alcool încălzește mai mult apa decât 1,2 g de alcool.

Concluzia experimentului:
Căldura cedată de un combustibil, prin arderea sa, este direct proporțională cu masa combustibilului: Q~m.

👀 Experiment: Depinde căldura degajată de un combustibil de felul acestuia?
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție, când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!

Materiale necesare:
Pahar Erlenmeyer, apă rece de la robinet, spirtieră, sită de azbest, trepied, termometru, alcool, cronometru, aragaz.

Descrierea experimentului:

Măsoară cu cronometrul timpul în care încălzești 100 g de apă cu 20°C cu ajutorul spirtierei umplută cu alcool: t₁ = 2min 28,54s.
Măsoară cu cronometrul timpul în care încălzești 100 g de apă cu 20°C cu ajutorul gazului metan de la aragaz: t₂ = 1min 1,72s
Depinde căldura absorbită de apă de felul combustibilului folosit ?
Ce observi ?

Gazul metan încălzește mai repede apa decât spirtul.

Concluzia experimentului:
Căldura cedată de un combustibil, prin arderea sa, este direct proporțională cu felul combustibilului.

Arderea combustibililor este un proces exoterm deoarece se degajă o cantitate mare de căldură (Q).

Arderea metanului este completă dacă elementele care intră în alcătuirea sa, carbonul și hidrogenul, se transformă în dioxid de carbon și apă, iar flacăra are culoare albăstruie.

Arderea metanului este incompletă când are loc într-o cantitate insuficientă de oxigen sau de aer, cu degajare de monoxid de carbon, cu flacără roșiatică.

🔥 Atenție! Dacă gazul arde cu o flacără roșie este bine să chemați un tehnician calificat pentru o inspecție tehnică a aragazului (garnitura de aer, duzele arzătorului) și pentru reglarea amestecului aer-gaz metan!!!

🔥 Atenție! Nu efectuați improvizații la sobe sau mașini de gătit !!!

Monoxidul de carbon este un produs secundar al oricărei combustii, pe lângă dioxidul de carbon. Flacără portocalie sau roșie indică o prezență crescută a monoxidului de carbon în gazele de ardere. Fiind fără culoare (incolor), fără miros (inodor) și fără gust (insipid) este un ucigaș tăcut.

După ce monoxidul de carbon este inhalat, acesta intră în fluxul sangvin și se amestecă, cu hemoglobina (care transportă oxigenul în corp) formând carboxihemoglobina. Când se întâmplă acest lucru, sângele nu mai este capabil să transporte oxigen, iar această lipsă de oxigen face ca celulele și țesuturile corpului să moară.

🔥 Atenție! Simptomele otrăvirii cu monoxid de carbon sunt dureri de cap (cefalee), amețeli, greață. Dacă intoxicatul nu este scos din incinta cu monoxid de carbon, apare leșinul și, în final, moartea.

🔥 Atenție!

Eu și familia mea ne-am intoxicat cu monoxid de carbon de la o improvizație la soba din bucătărie. Cu toții am fost la un pas de moarte.

Acea zi nu o voi uita niciodată. Am început să avem amețeli, dureri de cap. După o oră am căzut toți pe podea fără cunoștință.

Am avut noroc cu un vecin care a anunțat salvarea. După ce ne-a acordat prim ajutor și ne-a pus perfuzii la spital am început să ne simțim mai bine.

Însă efectele intoxicării cu monoxid de carbon au durat un timp destul de lung. Lecția mi-a fost învățată și acum o predau teoretic și copiilor la școală.

🔥 Atenție!

Cele mai frecvente cauze ale expunerii accidentale la monoxid de carbon sunt:

aparatele de uz casnic instalate incorect, slab întreținute sau slab ventilate, cum ar fi aragazele, încălzitoarele și cazanele de încălzire centrală.
improvizații la sobă și aragaz.
în rulote, bărci și case mobile, riscul expunerii la monoxid de carbon de la dispozitivele portabile poate fi, de asemenea, mai mare.
coșurile de fum și șemineele blocate pot opri evacuarea monoxidului de carbon, permițându-i să atingă niveluri periculoase.
arderea combustibilului într-un spațiu închis sau neventilat, de exemplu funcționarea unui motor auto, un generator pe benzină sau un grătar în interiorul unui garaj sau un cazan defect într-o bucătărie închisă.
eșapamente defecte sau blocate ale mașinii – o scurgere sau blocaj în conducta de eșapament, cum ar fi după ninsori abundente, ar putea duce la acumularea de monoxid de carbon în interiorul mașinii.

🔥 Atenție!

Instalarea aragazurilor, a centralelor termice și a sobelor trebuie făcută numai de specialiști!!!