segunda-feira, 14 de setembro de 2009

Princípio da Combustão

COMBUSTÃO E O TRIÂNGULO DO FOGO

O TRIÂNGULO DO FOGO:
* Há fogo quando há COMBUSTÃO.

* Combustão nada mais é do que uma reação química das mais elementares, geralmente uma oxigenação.
* Para que se processe esta reação, obrigatoriamente dois agentes químicos devem estar presentes: COMBUSTÍVEL E COMBURENTE
* COMBUSTÍVEL- É tudo que é suscetível de entrar em combustão ( madeira, papel, pan
o, estopa, tinta, alguns metais, etc.)
* COMBURENTE- É todo elemento que, associando-se quimicamente ao combustível, é capaz de faze-lo entrar em combustão( o oxigênio é o principal comburente)
* TEMPERATURA DE IGNIÇÃO - Além do combustível e do comburente, é necessária uma terceira condição para que a combustão possa se processar. Esta condição é a temperatura de ignição, que é a temperatura acima da qual um combustível pode queimar.

CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS

QUANTO AO ESTADO FÍSICO:

  • Sólidos- (carvão, madeira, pólvora, etc.)
  • Líquidos- (gasolina, álcool, éter, óleo, etc.)
  • Gasosos- (metano, etano, etileno, etc.)

QUANTO A VOLATILIDADE:

  • Voláteis- São aqueles que, à temperatura ambiente, são capazes de se inflamar( álcool, éter, benzina, etc.)
  • Não Voláteis- São aqueles que, para desprenderem vapores capazes de se inflamar, necessitam aquecimento acima da temperatura ambiente( óleo combustível, óleo lubrificante, etc.)

COMBURENTE

  • Na maioria das reações que geram a combustão, o comburente encontrado normalmente é o oxigênio.
  • A percentagem de oxigênio existente no ar atmosférico é de aproximadamente 21%.
  • Sempre que a percentagem de oxigênio cair abaixo de 16%, o mesmo já não alimentará mais a combustão.
  • Sempre que nós conseguirmos manter uma percentagem de oxigênio abaixo de 16% em determinado local, estaremos afastando um dos lados do triângulo do fogo, e consequentemente extinguindo o mesmo. A este método de extinção do fogo é dado o nome de ABAFAMENTO.

TEMPERATURA

  • PONTO DE FULGOR
  • : É a temperatura( uma para cada combustível), na qual um combustível desprende vapores suficientes para serem inflamados por uma fonte externa de calor, mas não em quantidade suficiente para manter a combustão.

  • PONTO DE COMBUSTÃO:
  • É a temperatura do combustível acima da qual ele desprende vapores em quantidade suficiente para serem inflamados por uma fonte externa de calor, e continuarem queimando, mesmo quando retirada esta fonte de calor.

  • PONTO DE IGNIÇÃO: É a temperatura necessária para inflamar os vapores que estejam se desprendendo de um combustível.
  • Após ter visto tudo isto, podemos concluir que se abaixarmos a temperatura de um combustível, ou da região onde seus vapores flutuam, abaixo da sua temperatura de ignição, cessará a combustão.
  • Este é o segundo método básico de extinção de incêndios, e é conhecido como RESFRIAMENTO.

Combustão completa e incompleta

A combustão é uma reação de uma substância (combustível) com o oxigênio (O2) (comburente) presente na atmosfera, com liberação de energia.

A liberação ou consumo de energia durante uma reação é conhecida como variação da entalpia (ΔH), isto é, a quantidade de energia dos produtos da reação (Hp) menos a quantidade de energia dos reagentes da reação (Hr):

ΔH = Hp - Hr

Quando ΔH > 0 isto significa que a energia do(s) produto(s) é maior que a energia do(s) reagentes(s) e a reação é endotérmica, ou seja, absorve calor do meio ambiente. Quando ΔH <>

A combustão completa de qualquer combustível orgânico (que possui átomos de carbono) leva a formação de gás carbônico ou também chamado de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A respiração é um processo de combustão, de “queima de alimentos” que libera energia necessária para as atividades realizadas pelos organismos. É interessante notar que a reação inversa da respiração é a fotossíntese, que ocorre no cloroplasto das células vegetais, onde são necessários gás carbônico, água e energia (vinda da luz solar) para liberar oxigênio e produzir material orgânico (celulose) utilizado no crescimento do vegetal.

combustão/respiração

C6H12O6(s) + 6 O 2(g) ↔ 6 CO2(g) + 6 H2O (l) + energia

fotosíntese

A gasolina possui muitas impurezas contendo enxofre (S), e o diesel, ainda mais. Hoje no Brasil existe um grande investimento por parte da Petrobrás para diminuir a concentração de enxofre no diesel e assim torná-lo menos poluente. Portanto, combustíveis que tem enxofre, ao serem queimados produzem grandes quantidades de um gás bastante tóxico e corrosivo, responsável por acidificar a atmosfera, o dióxido de enxofre (SO2). Já o álcool é um combustível que não apresenta enxofre e portanto não produz o dióxido de enxofre.

S(s)+ O2(g ) → SO2(g)

A falta de oxigênio durante a combustão leva à chamada ‘combustão incompleta’ que produz monóxido de carbono (CO). Note que o CO tem um oxigênio a menos que o CO2, o que caracteriza a deficiência de oxigênio, ou a ineficiência da reação. Este gás é muito tóxico para o ser humano, pois este dificulta a função da hemoglobina, que é responsável pela renovação do oxigênio no nosso sangue. Pequenas concentrações de monóxido de carbono já provocam tonturas e dores de cabeça. Outro produto indesejável da combustão incompleta é a fuligem (C), que não tem oxigênio na sua constituição. A porção mais fina da fuligem pode impregnar nos pulmões e causar problemas respiratórios.

As equações químicas abaixo ilustram a quantidade de calor (ΔH) liberada durante a combustão completa e incompleta do gás metano (CH4). Note como a quantidade de calor liberado é menor nos casos de combustão incompleta. Portanto, além da combustão incompleta gerar compostos nocivos à saúde humana, há também uma grande desvantagem econômica, pois com a mesma quantidade de combustível haverá menor quantidade de energia gerada! Veja as equações:

Combustão completa do metano:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O (l) ΔH = - 802 kJ/mol (energia liberada)

Combustão incompleta do metano:

CH4(g) + 3/2 O2(g) → CO(g) + 2H2O(l) ΔH = - 520 kJ/mol

CH4(g) + O2(g) → C(s) + 2H2O(l) ΔH = - 408,5 kJ/mol

É muito importante saber a quantidade de calor liberada pelos combustíveis para que seja possível comparar o valor energético de cada um deles. Na Tabela 1 são mostradas as entalpias de combustão (ΔHo) para alguns combustíveis, isto é, a energia liberada na queima completa de um mol do combustível. O zero utilizado como índice superior indica que as condições iniciais dos reagentes e as finais dos produtos são 25o C e 1 atm, chamadas de condições padrão.



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