مؤلف:
Laura McKinney
تاريخ الخلق:
6 أبريل 2021
تاريخ التحديث:
13 قد 2024
المحتوى
تسمى الوقود لجميع المواد عرضة لردود فعل أكسدة عنيفة تطلق كميات من الطاقة الحرارية (طاردة للحرارة) ، وعادة ما تطلق ثاني أكسيد الكربون (CO2) والمركبات الكيميائية الأخرى كنفايات. يُعرف هذا السلوك بالاحتراق ويستجيب للصيغة:
الوقود + المؤكسد = المنتجات + الطاقة
- ال الوقود يتم بعد ذلك،المواد القابلة للاشتعال ، التي عادة ما تكون السعرات الحرارية فيهاصالحة للاستخدام من قبل الإنسان لتدفئة منزلك ، وطهي طعامك ، وحتى توليد الكهرباء (كما في محطات الطاقة) أو الحركة (كما في محركات الاحتراق الداخلي).
- الالمؤكسداتمن ناحية أخرى ، هي المواد أو الوسائل القادرة على تعزيز عملية الاحتراق هذه. هم في الغالب مؤكسدات قوية.
أنواع الوقود
هناك أنواع مختلفة من الوقود وطرق مختلفة لتصنيفها ، ولكن من بين جميع الأنواع ربما يكون الأهم هو مراعاة تركيبها الكيميائي ، وهي:
- الوقود المعدني. يتعلق الامر ب المعادن وعناصر تم الحصول عليها من الطبيعة وقابلة للاحتراق في ظل ظروف طبيعية أو حتى في حالات معينة ، مثل بعض المعادن التي تنتج لهبًا دون وجود الأكسجين.
- الوقود الحفري. أنها تنطوي على سلاسل طويلة من الهيدروكربونات من أصل عضوي ، والتي تتعرض لضغوط بيئية و الترسيب تصبح مواد ذات طاقة عالية من السعرات الحرارية ، مثل النفط أو الفحم.
- وقود الانصهار. هذه عناصر مشعة طبيعية أو اصطناعية ، يمكن استغلال انبعاثها الجسيمي لتوليد تفاعلات ذرية متسلسلة ذات إمكانات طاردة للحرارة هائلة ، مثل تلك التي تحدث في القنبلة الذرية.
- الوقود الحيوي. هذه هي المواد القابلة للاحتراق التي تم الحصول عليها من التخمير اللاهوائي والتجهيز النفايات العضوية، لتكوين كحول أو إيثرات ذات سعة حرارية نسبية ولكن تكلفة إنتاج منخفضة للغاية.
- وقود عضوي. يتعلق الامر ب الدهونوالزيوت والمواد الأخرى ذات الأصل الحي التي تسمح طبيعتها بالاشتعال في ظل ظروف معينة والتي نستخدمها غالبًا في المطبخ.
خصائص الوقود
يحتوي الوقود على سلسلة من المتغيرات الكيميائية التي تعكس خصائصها المحددة والتي يتم دراستها منها ، مثل:
- قوة التسخين. قدرة توليد الحرارة للوقود ، أي أدائه الحراري أثناء الاحتراق.
- درجة حرارة الاشتعال. نقطة الحرارة والضغط اللازمتان لحدوث الاحتراق أو اللهب في المادة ، دون الحاجة إلى إضافة حرارة إضافية لإدامته.
- الكثافة واللزوجة. خصائص المادة القابلة للاحتراق التي تعبر عن سيولتها وانسجامها كثافةأي الوزن الكلي للمادة حسب الحجم الذي تحتله ودرجة الاتحاد بين جزيئاتها أو تعليق المواد الصلبة فيها.
- محتوى الرطوبة. يحدد درجة الماء الموجودة في الوقود.
أمثلة على أنواع الوقود
- فحم. الفحم هو أحد أشكال الكربون في الطبيعة ، إلى جانب الجرافيت والماس: تكتلات ذرات من هذا العنصر ، ولكن مرتبة بطريقة مختلفة تمامًا ، بحيث يكون بعضها أكثر مقاومة من البعض الآخر ولها خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة. في حالة الفحم المعدني ، فهو صخر أسود ورسوبي شديد الاشتعال ، بسبب محتواه الإضافي من الهيدروجين والكبريت وعناصر أخرى.
- خشب. يتكون الخشب من السليلوز واللجنين ، الذي تفرزه جذوع الأشجار ، وينمو الخشب عامًا بعد عام في نظام من الحلقات متحدة المركز. لقد كان عنصر الوقود الأساسي للأفران والمدافئ وما إلى ذلك منذ العصور القديمة ، حيث يحترق بسهولة نسبيًا ويشكل جمرًا (للشوي). يتسبب هذا أيضًا في كثير من الأحيان في حرائق الغابات القادرة على استهلاك مساحات كبيرة من الخشب و مواد عضوية جاف.
- الكيروسين. يُعرف أيضًا باسم canfín أو kerex ، وهو مزيج سائل من الهيدروكربونات ، قابل للاشتعال ويتم الحصول عليه عن طريق تقطير الزيت ، يستخدم في البداية في المواقد والمصابيح ويستخدم اليوم كوقود للطائرات (Jet Petrol) وفي صناعة المبيدات. وكذلك المذيب.
- الغازولين. المنتج الأكثر تكريرًا لمشتقات زيت الوقود ، يتم الحصول على هذا المزيج من الهيدروكربونات بواسطة التقطير كسور (FCC) ويستخدم لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي في جميع أنحاء العالم. إنه ذو كفاءة عالية في استخدام الطاقة لكتلته ويصنف وفقًا لرقم الأوكتان الحالي أو رقم الأوكتان. ومع ذلك ، فإن احتراقه يطلق العديد من الغازات و العناصر السامة في الغلاف الجوي.
- كحول. يُعرف هذا الاسم بالمواد العضوية المكونة من مجموعة هيدروكسيل (-OH) مرتبطة تساهميًا بذرة كربون مشبعة. إنها مواد شائعة جدًا في الطبيعة ويتم إنتاجها نتيجة لـ التخمير السكريات العضوية. تجعلها خصائصها الكيميائية الخاصة مذيبات جيدة ، ووقودًا ، وفي حالة معينة من الإيثانول ، عنصر في العديد من المشروبات الروحية.
- غاز طبيعي. الغاز الطبيعي هو أ الوقود الاحفوري منتج من خليط خفيف من الهيدروكربونات الغازية التي يمكن العثور عليها في الخزانات الجوفية أو رواسب الفحم أو النفط المصاحبة في الطبيعة. يستخدم على نطاق واسع لتشغيل محركات الاحتراق والتدفئة الحضرية ومحطات الطاقة.
- زيت نباتي. يتم الحصول على هذا المركب العضوي من بذور وفواكه وسيقان النباتات التي يتم إنتاجها في أنسجتها ، مثل عباد الشمس أو الزيتون أو الذرة. يتكون ، مثل معظم الأحماض الدهنية ، من ثلاثة أحماض دهنية مرتبطة بجزيء الجلسرين ، وهذا هو سبب استخدامه كغذاء للطهي ، ولصنع الصابون ومنتجات أخرى ، وحتى كوقود حيوي في المركبات الهجينة أو المعدلة. .
- البنزين. هذا الهيدروكربون العطري للصيغة الكيميائية C6ح6، الذي تحتل ذرات الكربون رؤوس شكل سداسي منتظم ، هو سائل عديم اللون وقابل للاشتعال بدرجة كبيرة ، ومسرطن وله رائحة حلوة. ربما تكون المادة الكيميائية الأكثر إنتاجًا في العالم ، نظرًا لأنه من الضروري تصنيع الهيدروكربونات الأخرى و مركبات كيميائية، إلى جانب كونها جزءًا أساسيًا من العديد من أنواع وقود السيارات والمذيبات.
- المغنيسيوم. عنصر كيميائي برمز Mg السابع بكثرة في قشرة الأرض والثالث بين تلك الذائبة في مياه البحر. إنه أيون أساسي لجميع أشكال الحياة ، على الرغم من أن هذا المعدن ليس نقيًا في الطبيعة أبدًا. إنه قابل للاشتعال بشكل كبير ، خاصة على شكل رقائق أو غبار ، مما ينتج عنه ضوء أبيض كثيف كان يستخدم غالبًا في الأيام الأولى للتصوير الفوتوغرافي. ومع ذلك ، بمجرد تشغيله يصعب إيقاف تشغيله ، نظرًا لتفاعله مع النيتروجين وثاني أكسيد الكربون.2 من الغلاف الجوي.
- البروبان. غاز عضوي عديم اللون والرائحة بالصيغة الكيميائية C3ح8، التي تجعلها قدرتها الهائلة على الاشتعال والانفجار ، مثالية مع غاز البوتان (C4ح10) ، لتشغيل الأفران والمواقد والبيئات المنزلية الأخرى ، حيث إنها خاملة في درجة حرارة الغرفة وبالتالي فهي آمنة نسبيًا. يتم الحصول على كلاهما من مراحل مختلفة من تكرير النفط ويشكلان معًا غالبية الغازات القابلة للاشتعال في الاستخدام التجاري الشائع اليوم (الغاز المسال) في الأسطوانات والقوارير.
