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森林燃烧

森林中可以燃烧的物质,在高温下与空气中的氧化合并伴有放热发光的化学反应现象。森林可燃物是太阳能的产物,是通过绿色森林植物进行光合作用而缓慢贮存的能量。森林燃烧则是森林可燃物突然释放大量能量。两者化学反应恰好相反。光合作用(贮存能量),其反应式为: 森林燃烧 森林燃烧(释放能量),其反应式为: 森林燃烧 燃烧三要素森林燃烧必须具备三个条件,即可燃物、空气(氧)和一定温度。

森林中可以燃烧的物质,在高温下与空气中的氧化合并伴有放热发光的化学反应现象。森林可燃物是太阳能的产物,是通过绿色森林植物进行光合作用而缓慢贮存的能量。森林燃烧则是森林可燃物突然释放大量能量。两者化学反应恰好相反。光合作用(贮存能量),其反应式为:

森林燃烧

森林燃烧(释放能量),其反应式为:

森林燃烧

燃烧三要素

森林燃烧必须具备三个条件,即可燃物、空气(氧)和一定温度。这三者就构成了燃烧三要素,也称燃烧三角,即三要素链锁成为三角形的三个边,缺一链锁或破坏了其中一个链锁反应,燃烧就会遭到破坏而停止。

可燃物

森林中所有的有机物都是可燃物,它是燃烧的物质基础。森林可燃物燃烧可分为两种类型:①有焰燃烧:又称明火,点燃后能产生火焰的可燃物约占森林可燃物总量的85~90%,如叶、枝、干、杂草等,其燃烧特点是蔓延速度快,比无焰燃烧快13~14倍,燃烧面积大,消耗热量少,仅占本身全部热量的2~8%。②无焰燃烧:又称暗火。在燃烧时,不能分解足够的可燃性气体。点燃后产生火焰的可燃物较少,仅占森林可燃物总量的5~10%,如泥炭、腐殖质和腐朽木等。其燃烧特点是蔓延速度慢,持续时间长,消耗热量大,如泥炭燃烧能消耗本身全部热量的50%,所以泥炭在较湿的情况下仍能继续燃烧。

空气

空气中含有21%的氧气,它是燃烧的必要条件。在一般情况下,一公斤的木材在燃烧时,约需3.2~4立方米的空气,需纯氧0.6~0.8立方米。氧在常温下,氧化作用慢,但燃烧是在高温下促使氧活化,这种活化氧很易与可燃物化合,形成链锁反应。因此,在燃烧过程中,氧必须有足够数量,如果空气中的含量减少到14~18%时,燃烧就会停止。在燃烧过程中,氧气供应充足与否,会产生两种不同的燃烧:①完全燃烧:经过燃烧后的产物,不能再次燃烧,如灰分和水蒸汽,并能放出较多热量,如下式:

C+O2>CO2+94.4千卡/克分子

②不完全燃烧:经过燃烧后的产物,能再次燃烧,如一氧化碳和木炭,仅放出较小热量,如下式:

C+1/2O2→CO+26.42千卡/克分子

一定温度

有了热能,不仅使氧变为活化氧,并使可燃物变为气态。当外界加温时,温度上升缓慢,可燃物内的水分大量蒸发,可燃性气体随着开始挥发而冒烟,称为引火点。可燃物温度继续上升加快,大量可燃性气体挥发达到着火温度时,称为燃点。不同可燃物的燃点均不相同,如干枯杂草的燃点为150~200℃,木材燃点为250~300℃。因此,要达到这样高的温度,需要有外界火源,它是燃烧的主导因素。一旦达到燃点后,可燃物就不需外界火源,依靠自身释放的热量就可继续燃烧。

燃烧过程

森林燃烧的过程大致可划分为三个阶段:①预热阶段:在外界火源作用下,可燃物温度逐渐上升,大量水分蒸发而干燥,有部分可燃性气体挥发,可燃物处于燃点前的状态,如树叶被火烤后失水而卷曲等。②气体燃烧阶段:可燃烧的温度继续增加,达到挥发的可燃性气体被点燃。这时大量的可燃气体随着挥发,燃烧呈现黄红色火焰,并产生二氧化碳和水蒸汽。③木炭燃烧阶段:木炭燃烧即固体燃烧,看不到火焰,只是炭火,即表面炭粒子燃烧,也称为表面燃烧,最后产生灰分而熄灭。据观察,树木在逐渐加温下,其燃烧的变化情况如下:110℃时,树木分离出水分和一部分易挥发的成分;150℃时,分离出残余水分和可燃性气体,树脂被烧干,木质变黄;151~230℃时,木材呈现褐色并被烧焦;231~300℃时,木材形成木炭;301~600℃时,木炭着火,并发生强烈分解,不需外界热源,继续燃烧。