01.

燃燒的定義

燃燒：可燃物與助燃物發生的一種發光、發熱的劇烈化學反應。

化學反應通常分為放熱反應和吸熱反應。

燃燒是釋放熱能的化學反應。

首先，我們來大概了解一下能量的形式：

能量有多種形式，通常通常分為：化學能、熱能、電能、核能等等。根據燃燒的特性，通常我們討論燃燒時主要關注化學能及熱能。

燃燒可以將化學能轉換成熱能：

02.

熱量、溫度、比熱

我們在討論火災現象時，熱量、溫度和熱釋放速率的概念都是非常重要的概念，因為這些都有助於我們在評估火災時，了解產生的熱量是如何轉移到周邊環境的。

溫度是物體的冷熱程度，它是一個狀態量，它的變化用升高和降低來表述。從分子動理論的觀點來看，溫度越高，分子無規則運動的速度就越大，分子運動就越劇烈。

關於溫度和熱量的關係，可以從兩個方面來理解：一方面，物體吸收或放出熱量，但溫度不一定改變。例如：晶體熔化和液體沸騰，物體吸熱，但不升溫；液體凝固成晶體和氣體液化，物體放熱，但不降溫。

另一方面，物體溫度發生變化，不一定是由於吸熱或放熱。因為做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的。

另一個很重要的概念就是比熱容（Cp），它的定義就是1g均相物質溫度升高1℃所需的熱量。它的常見單位是：J/(g·℃）。

各種材料的比熱容各不相同

簡單的說，就是不同物質溫度提升所需的能量大不同。將1kg水提高1℃所需能量可以將1kg黃銅提高11℃。

水能成為理想滅火劑的特性在於它的“高比熱”特性。

接着，就是熱量的計算公式：

其中：m是質量，單位 [g]Cp 是比熱容，單位 [J/(g·℃）]∆T 是溫度變化，單位 [°C]

根據公式我們可以得出：1kg水升高1℃，吸收的熱量是4.2kJ。

03.

水的形態與相變

水有三種形態，分別是固態、液態和氣態。

物質在等溫等壓情況下，從一個形態變化到另一個形態（相變過程）會吸收或放出的熱量，我們稱之為相變潛熱，簡稱潛熱。

固、液之間的潛熱稱為熔解熱（或凝固熱），液、氣之間的稱為汽化熱（或凝結熱）。

水相變過程熱量會發生變化

例如，水從固態轉換成液態，從液態轉換成氣態的過程中，溫度不會升高，但是會吸收大量的熱。

注意兩條垂直線：

從固態轉換成液態：吸熱80cals

從液態轉換成氣態：吸熱540cals

水的溫度沒變，但是形態和能量都發生了改變。

從實驗數據可以看出，水轉換成水蒸氣所吸收的熱量比水從0°C加熱到100°C吸收的熱量多很多，前者吸收的熱量是後者的5.4倍。

這也就是在冷卻熱煙氣的時候，我們要用霧狀水的原因，因為霧狀水可以讓射流最大限度地轉換成水蒸氣，提升滅火效能。

04.

燃燒的兩種“模型”

1、燃燒三角形

燃燒三角形是描述燃燒的三要素，在這三要素中，無論缺少哪個，燃燒都不能發生。

2、燃燒四面體

大多數的有火焰燃燒都存在着鏈式反應。根據鏈式反應理論，很多燃燒的發生和持續需要“中間體”遊離基（自由基），因此就有了“燃燒四面體”。

為了讓燃燒繼續，四個要素必須以正確的方式組合，也就是說，去掉四面體的任何一面就可以熄滅火焰。

所以，我們可以通過控制燃燒四面體的四個要素來控制火災。

3、燃燒種類

根據燃燒有沒有產生火焰，我們將燃燒分為有焰燃燒及無焰燃燒

無焰燃燒：無焰燃燒（或稱“陰燃”）是指固體可燃物，特別是多孔或可碳化的可燃物在其表面發生的放熱氧化反應。

通常情況下，陰燃溫度較低，氧化劑（氧氣）供給有限，燃燒產物與有焰燃燒有很大不同。

如果條件適當改變，無焰燃燒可以過渡到有焰燃燒。所以，無焰燃燒潛在危險較大（難以預測）。

有焰燃燒：有可見的火焰，火焰是在氣相狀態下發生燃燒的外部表現（注意：這裏參与燃燒的可燃物及助燃物都是氣體）。