燃烧条件及必要条件：可燃物、助燃物、引火源和链式反应

2023-10-01 理论教育版权反馈

【摘要】：图1-2着火三角形进一步研究表明，有焰燃烧的发生和发展除了具备上述三个条件以外，因其燃烧过程中还存在未受抑制的自由基作中间体，因此有焰燃烧的发生和发展需要四个必要条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）、引火源（温度）和链式反应。如灯用的煤油在40℃以下时，液体表面的蒸气量不能达到燃烧所需的浓度。低于这一浓度，即使燃烧的其他必要条件全部具备，燃烧仍然不会发生。

1.燃烧的必要条件

燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。通常看到有明火的都是有焰燃烧；有些固体燃烧时，虽然有发光发热的现象，但是没有明火，这种燃烧是无焰燃烧，例如木炭的燃烧。

任何物质发生燃烧，必须具备以下三个必要条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）和引火源（温度），如图1-2所示。只有在这三个条件同时具备的情况下，可燃物质才能发生燃烧。

图1-2　着火三角形

进一步研究表明，有焰燃烧的发生和发展除了具备上述三个条件以外，因其燃烧过程中还存在未受抑制的自由基（也称游离基，一种高度活泼的化学基团，能与其他自由基和分子起反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展）作中间体，因此有焰燃烧的发生和发展需要四个必要条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）、引火源（温度）和链式反应。

1）可燃物

凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生化学反应的物质称为可燃物，如木材、氢气、汽油和纸张等。按物理状态不同，可燃物可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。对于这三种状态的可燃物，其燃烧难易程度是不同的，首先是气体比较容易燃烧，其次是液体，最后是固体。

2）助燃物（氧化剂）

能帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质称为助燃物（氧化剂）。通常所讲的助燃物（氧化剂）是氧气，还有些物质也是助燃物，如氯气。另外，有些物质如赛璐珞等自身含氧，一旦受热，能自动释放出氧气，不需要外部助燃物就可发生燃烧。

3）引火源（温度）

引火源是供可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源，一般分为直接火源和间接火源两大类。常见的直接火源有明火、电弧、电火花和雷击等；间接火源有高温等。

4）链式反应

对于有焰燃烧，根据燃烧的链式反应理论，因燃烧过程中存在未受抑制的自由基（游离基）作中间体，从而形成燃烧四面体，如图1-3所示。

图1-3　燃烧四面体

2.燃烧的充分条件

可燃物、助燃物和引火源是燃烧的三个必要条件，但是燃烧的发生需要这三个条件达到一定量的要求，并且存在相互作用的过程，这就是燃烧的充分条件。

1）一定数量或浓度的可燃物

可燃气体或可燃液体的蒸气与空气混合只有达到一定浓度，才会发生燃烧或爆炸。例如常温下用火柴去点燃煤油，煤油并不立即燃烧，这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多，没有达到燃烧所需的浓度。由此说明，如果可燃物的浓度不足时，即使有足够的空气与引火源接触，也不能发生燃烧。如灯用的煤油在40℃以下时，液体表面的蒸气量不能达到燃烧所需的浓度。

2）一定含量的助燃物

各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低含氧量要求。低于这一浓度，即使燃烧的其他必要条件全部具备，燃烧仍然不会发生。如氢气燃烧的最低含氧量要求为5.9％，汽油燃烧的最低含氧量要求为14.4％，蜡烛燃烧的最低含氧量要求为16％。

3）一定能量的引火源

不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最小点火能量要求，达到这一能量才能燃烧，否则便不会发生燃烧。如乙醚（蒸气浓度5.1％）的最小点火能量为0.19mJ，汽油的最小点火能量为0.2mJ，甲醇（蒸气浓度12.2％）的最小点火能量为0.215mJ。

4）燃烧条件的相互作用

燃烧要发生，要求可燃物、助燃物、引火源都要达到一定的量，且必须使这三个条件相互作用。

在实际情况下，对燃烧产生影响的条件还有很多，比如液态和气态可燃物，压力和温度对燃烧的影响就较大。又比如一般情况下，相同质量的固态可燃物与空气接触的表面积越大，燃烧所需的点火能量就越小。

燃烧条件及必要条件：可燃物、助燃物、引火源和链式反应

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