第29章 燃焼の三要素と燃え方の種類
燃焼に必要な可燃物・酸素供給源・点火源の3つと、完全燃焼・不完全燃焼、気体・液体・固体の燃え方の違い。
1. 燃焼の三要素
物が燃えるには、次の3つが同時にそろう必要があります。
・可燃物(燃える物)… 木材、紙、ガソリン、灯油、プロパンガス など
・酸素供給源 … 空気中の酸素、第1類・第6類の危険物(酸化剤)、第5類のように分子の中に酸素をふくむ物 など
・点火源(熱源)… 火気、電気の火花、静電気の火花、摩擦熱、衝撃の火花、酸化熱 など
どれか1つでも欠ければ燃焼は起こらず、燃えていても止まります。この考え方が、そのまま消火の理論(第31章)につながります。
三要素に、燃焼が自分で続いていくための『連鎖反応』を加えて『燃焼の四要素』ということもあります。
2. 燃えるもの・燃えないもの
可燃物は、酸素と結びつくことができる物です。
・二酸化炭素(CO₂)や水(H₂O)は、すでに酸素と結びつききった物なので、それ以上燃えません
・一酸化炭素(CO)は、まだ酸素と結びつけるので燃えます(可燃性)
・窒素は酸素と反応することがありますが、熱を吸収する反応(吸熱反応)なので燃焼とはいいません
また、次のような物ほど燃えやすくなります。
・酸化されやすい/発熱量が大きい
・熱が伝わりにくい(熱伝導率が小さい)… 熱が逃げずにたまるため
・空気とふれる面積が大きい(細かい粉・薄い物)
・よく乾いている
・まわりの酸素の濃度が高い
3. 完全燃焼と不完全燃焼
・完全燃焼 … 酸素が十分にあり、炭素が二酸化炭素になる
C + O₂ → CO₂
・不完全燃焼 … 酸素が足りず、炭素の一部が一酸化炭素(CO)になる。すすも出やすい
2C + O₂ → 2CO
一酸化炭素は無色・無臭で毒性が強く、しかも燃える気体です。換気の悪い所で燃焼器具を使うと一酸化炭素中毒の危険があるのはこのためです。
4. 燃え方の種類
物の状態によって、燃え方が違います。
【気体】
・可燃性ガスと空気が、燃える前にまざっていて燃える … 予混合燃焼(ガスバーナー)
・可燃性ガスが出ながら、まわりの空気とまざって燃える … 拡散燃焼(ろうそくの炎のような燃え方)
【液体】
・蒸発燃焼 … 液体の表面から出た蒸気が空気とまざって燃える。液体そのものが燃えるのではない(ガソリン・灯油・アルコールなど第4類)
【固体】
・表面燃焼 … 固体の表面で、炎を出さずに赤く燃える(木炭・コークス)
・分解燃焼 … 熱で分解して出た可燃性ガスが燃える(木材・紙・石炭・プラスチック)
・自己燃焼(内部燃焼) … 分子の中に酸素をもち、外から酸素がなくても燃える(セルロイド・ニトロセルロースなど第5類)
・蒸発燃焼 … 固体が熱で溶けたり昇華したりして出た蒸気が燃える(硫黄・ナフタリン)
第4類はすべて液体なので、燃え方は『蒸発燃焼』。ここは確実に押さえましょう。
POINT
5. ここだけは覚える
・燃焼の三要素=可燃物・酸素供給源・点火源。1つ欠ければ燃えない
・酸素供給源は空気だけではない(酸化剤、分子中の酸素)
・CO₂・水は燃えない。CO は燃える(有毒)
・不完全燃焼で一酸化炭素ができる
・液体(第4類)=蒸発燃焼/木炭・コークス=表面燃焼/木材・石炭=分解燃焼/セルロイド・ニトロセルロース=自己燃焼/硫黄・ナフタリン=蒸発燃焼
・熱伝導率が小さい・表面積が大きい・乾燥している物ほど燃えやすい