燃烧,什么是燃烧？

燃烧是一种同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应。在化学反应中，失去电子的物质被氧化，而获得电子的物质被还原。所以，氧化不仅仅限于同氧化合。例如氢在氯中燃烧生成氯化氢，其中氯为-1价，而氢为+1价。氢失去一个电子，氯得到一个电子，氢被氧化氯被还原。同样，金属钠在氯气中燃烧、炽热的铁在氯气中燃烧等，它们虽然没有同氧化合，但所发生的反应却是一个激烈的氧化反应，并伴有光和热发生。 在铜与稀硝酸的反应中，反应结果生成硝酸铜，其中铜失掉两个电子被氧化，但在该反应中没有同时产生光和热，因此不能称它为燃烧。灯泡中的灯丝连通电源后虽然同时发光、发热，但它也不是燃烧，因为它不是一种激烈的氧化反应，而是由电能转变为光能的一种物理现象。

燃烧速度是在单位面积上和单位时间内烧掉的可燃物质的数量。 气体燃烧速度 气体的燃烧速度随物质的组成不同而异。简单气体燃烧只需受热氧化等过程，如氢气；而复杂的气体则要经过受热、分解、氧化等过程才能开始燃烧，如天然气、乙炔等。简单的气体比复杂的气体燃烧速度快。 在气体燃烧中，扩散燃烧速度取决于气体的扩散速度，而混合燃烧速度则取决于本身的化学反应速度。通常混合燃烧速度高于扩散燃烧速度，故气体的燃烧性能，常以火焰传播速度来衡量。 火焰传播速度在不同管径的管道中测试时其值不同，一般随着管径增加而增加，当达到某个直径时，速度就不再增加；同样，火焰传播速度随着管径的减小而减小，并在达到某个小的管径时，火焰就不再传播。管中火焰不再传播时的管径称为极限管径。燃烧出口的直径若小于极限管径，火焰就不会向管内传播。 液体燃烧速度 液体燃烧速度取决于液体的蒸发，即先蒸发后燃烧，燃烧速度与液体初温、贮罐直径、罐内液面高低、液体中水分含量等多种因素有关。初温越高，燃烧越快；罐中液位低时比液位高时燃烧要快；不含水的比含水的燃烧要快。液体着火后，火焰沿液体表面蔓延，其速度可达0.5～2m/s。 为了使液体燃烧继续下去，必须向液体输入大量热，使表层蒸发，火焰靠辐射加热液体，故火焰沿液面蔓延速度除决定于液体初温、热容、蒸发潜热外，还决定于火焰的辐射能力。如苯在初温为16℃时燃烧速度为165.37k/（m2·h）。此外，风速对火焰蔓延速度也有很大影响。 固体燃烧速度 固体物质的燃烧速度，一般要小于可燃气体和液体。且不同固体的燃烧速度也有很大的差异。如萘及其衍生物、三硫化磷、松香等，在常温下是固体、燃烧过程是受热熔化、蒸发、汽化、分解氧化、起火燃烧，一般速度较慢。而硝基化合物、硝化纤维制品，本身含有不稳定的基团，燃烧是分解式的，较剧烈，速度很快。

燃烧是发热发光的化学反应过程。一般指发热发光的剧烈氧化反应。可燃物在空气或氧气里要达燃点方能燃烧。燃烧时气体或蒸气态可燃物会有火焰，如氢气、汽油的燃烧。而铁燃烧没有铁蒸气所以只有火花而无火焰。

物质在燃烧时是发生剧烈的氧化反应，当放热集中时温度升高，因此发光。发光是燃烧的特点。

气态物质燃烧是由于活动气流的作用。气体燃烧发光形成火焰。例如乙炔的燃烧。

液态物质燃烧要首先气化，蒸气燃烧有火焰。例如酒精的燃烧。

固态物质燃烧时，有的先熔化再气化，也是蒸气在燃烧，有火焰，例如硫、蜡烛的燃烧；有的则是固体直接气化成为蒸气再燃烧，这样的燃烧也有火焰，例如红磷的燃烧；有的固体难气化变成蒸气，而是直接燃烧，所以只有火星，没有火焰。迸发出火星是颗粒状固体碎渣在燃烧，也没有火焰，例如铁丝的燃烧。

指可燃物与助燃物(氧或氧化剂)之间发生的一种发光放热的化学反应，是在单位时间内产生的热量大于消耗热量的反应，它包括产生局部急剧反应的发火过程和反应向未反应部分传播的传播过程。

燃烧必须具备下列三个条件：①可燃性物质；②助燃性物质；③点火源。三者同时存在，相互作用，燃烧方可发生。可燃物质状态不同，燃烧过程也不同。

(1)气体最易燃烧，燃烧所需热量只用于本身的氧化分解，并使其达到燃点。

(2)液体在点火源作用下，先蒸发成蒸气，然后蒸气氧化分解而燃烧。

(3)固体燃烧分两种情况：对于硫、磷等简单物质受热时首先熔化，继之蒸发变为蒸气进行燃烧，五分解过程；对于复杂物质，受热时首先分解为物质的组成部分，生成气态和液态产物。然后，气态、液态产物的蒸气着火燃烧。

燃烧形式 由于可燃物质的状态不同，其燃烧形式亦不同。

(1)非均一系燃烧：指可燃物与助燃物并非同相，如酒精(液相)、煤(固相)在空气(气相)中的燃烧。

(2)混合燃烧：指可燃气体与助燃气体均一系燃烧，指在同一相中进行的燃烧。如氢气在氧气中的燃烧，煤气在空气中的燃烧。

(3)先混合后进行的燃烧。

(4)扩散燃烧：指可燃气体由容器或管道中喷出，其分子与空气中的氧分子相互接触扩散而产生的燃烧。

(5)蒸发燃烧：指可燃液体蒸发产生可燃蒸气的燃烧，如硫磺、萘等可燃固体借加热升华或熔融成蒸发物质而进行的燃烧。

(6)分解燃烧：很多固体或不挥发性液体经热分解产生可燃性气体而进行的燃烧。

(7)表面燃烧(均热型燃烧)：可燃性固体(木材等)燃烧热解的结果使其炭化，在已生成无定形碳的固体表面上所进行的燃烧。

(8)完全燃烧与不完全燃烧：根据燃烧反应进行的程度(燃烧产物)分为完全燃烧和不完全燃烧。

闪燃与自燃 易燃、可燃液体(包括具有升华性的可燃固体)表面挥发的蒸气与空气形成的混合气体当火源接近时会产生瞬间燃烧，这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称为闪点。

可燃物质在没有火焰、电火花等火源的直接作用下，在空气或氧气中被加热而引起的燃烧称为自燃。其中，可燃物质在外部热源作用下温度升高，达到自燃点而自行燃烧称为受热自燃；而可燃物质在无外部热源影响下，其内部发生物理的、化学的或生化过程而产生热量，并经长时间积累达到自燃点而自行燃烧的现象称为自热燃烧。

引起物质自然发热的原因有：分解热(如赛璐珞)、氧化热(如不饱和油脂)、吸附热(如活性炭)、聚合热(如液体氰化氢)、发酵热(如干草)等。

有关燃烧的理论

(1)活化能理论 燃烧是一种化学反应，而分子间发生化学反应的首要条件是相互碰撞。但相互碰撞的分子不一定都能发生反应，只有具有一定活化能的少数活化分子碰撞才会发生反应。当明火接触可燃物时，部分分子获得能量而成为活化分子，有效碰撞次数增多，因而发生燃烧反应。

(2)过氧化物理论 该理论认为，在燃烧反应中氧在热能作用下，被活化而形成—O—O—键，使可燃物质变为过氧化物。过氧化物不稳定，在受热、撞击、摩擦等情况下会分解而燃烧、爆炸。如氢和氧的燃烧反应中，首先生成过氧化物，然后过氧化物与氢反应生成冰，反应式如下：

H2+O2→H2O2

H2O2+H2→2H2O

(3)链锁反应理论 该理论认为，气态分子的作用，不是两个分子直接作用得出最后产物，而是活性分子自由基与另一分子作用产生新自由基，新自由基又迅速参加反应，如此延续下去形成一系列的链锁反应。链反应通常分直链反应和支链反应两种，任何链反应均由三个阶段构成，即链的引发、链的传递(包括支化)和链的终止。以氢、氧支链反应说明：

链的引发 H2+O2→2OH (1)

H2+M→2H+M (2)

链的传递 OH+H2→H+H2O (3)

链的支化 H+O2→O+OH (4)

O+H2→H+OH (5)

链的终止 2H→H2 (6)

H+O2+M→H2O+M (7)

慢速传递 HO2+H2→H+H2O2 (8)

HO2+H2O→OH+H2O2 (9)

链的引发需有外来能源激发，使分子键破坏生成第一个自由基，如(1)(2)式。链的传递(包括支化)是自由基与分子反应。如式(4)(5)(8)(9)所示。链终止即引向自由基消失的反应。如(6)、(7)所示。M为惰性分子。



——摘自《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）

闪燃：当密闭的空间因为热源温度升高到1000摄氏度以上，但因为缺氧的原因而无法燃烧时，当密闭的空间被打开之后，空间外的空气向内补充，会形成瞬间燃烧（闪燃），甚至会爆炸哦！
阴燃：没有火焰的缓慢燃烧现象称为阴燃。
分解燃烧：很多固体或不挥发性液体经热分解产生可燃性气体而进行的燃烧
表面燃烧(均热型燃烧)：可燃性固体(木材等)燃烧热解的结果使其炭化，在已生成无定形碳的固体表面上所进行的燃烧。

火焰中心到火焰外焰边界的范围内是气态可燃物或者是汽化了的可燃物，它们正在和助燃物发生剧烈或比较剧烈的氧化反应。 在气态分子结合的过程中释放出不同频率的能量波，因而在介质中发出不同颜色的光。例如，在空气中刚刚点燃的火柴，其火焰内部就是火柴头上的氯酸钾分解放出的硫，在高温下离解成为气态硫分子，与空气中的氧气分子剧烈反应而放出光。外焰反应剧烈，故温度高。 火是物质分子分裂后重组到低能分子中分离、碰撞、结合时释放的能量。火内粒子是高速运动的——高温高压就是这个目的。 火焰内部其实就是不停被激发而游动的气态分子。它们正在寻找“伙伴”进行反应并放出光和能量。而所放出的光，让我们看到了火焰。 烟花的颜色为什么是五颜六色的呢？这是由于不同金属灼烧，发生焰色反应颜色不同造成的。烟花是利用各种金属粉末在高热中燃烧而构成各种夺目的色彩。使用不同金属就能产生不同效果，发出不同颜色的光芒。 发光剂是金属镁或金属铝的粉末。当这些金属燃烧时，会发出白炽的强光。 氯化钠和硫酸钠都属于钠的化合物，它们在燃烧时便会发出金黄色火焰。 硝酸钙和碳酸钙在燃烧时会发出砖红色火焰。 在化学试验中，我们常常会运用以上结果来测试物质中所含的金属。这类型的实验称为焰色试验。烟花便是利用金属的这种特性制成的。制作烟花的人经过巧妙的排列，决定燃烧的先后次序。这样，烟花引爆后，便能在漆黑的天空中绽放出鲜艳夺目、五彩缤纷的图案了。

燃烧反应是人类最早认识的一种化学反应。燃烧反应理论是化学家最早建立的一种能够统一解释化学现象的化学理论。初期是在17世纪中叶出现了燃素说。它引导化学家注意对化学反应过程的研究，导致了许多化学发现。然而所谓燃素实际上是一种并不存在的臆想出来的虚假物质，因而燃素说也是一种错误学说，以致越来越阻碍化学的发展。直到18世纪中叶，在燃素说统治化学达百年之久以后，终于被新兴的氧化说所推翻，实现了一场化学革命。这一过程具有重要的科学意义和哲学意义。 1774年英国化学家Priestley J用凸透镜把阳光聚在三仙丹(氧化汞)上，发现有一种气体产生，能使燃烧变旺，人的呼吸畅快，从而发现了具有重要理论和实际价值的氧气。但是由于他长期受到燃素说思想的束缚，使这个能发生化学革命的元素，在他手中非但没有引起推翻燃素说的化学革命，反而为他所相信的燃素说似乎找到了又一个论据。他认为氧气是由于能够脱除物质中的燃素而助燃，从而把氧气命名为脱燃素空气。结果就做了一件实践上和理论上的蠢事。这就说明，在科学研究中不能只注重实验事实而忽视理论思维。有时，理论思维要比一个具体实验更加重要。正如诺贝尔奖获得者Yukawa H所说，人们只在一个固定框架内思考问题，就不会有创造力。这正是Priestley J所犯错误的根源。相反，一切重大的创造都从打破这种固定框架开始，或是从改变这种框架本身开始。推翻燃素说的氧化说正是这样建立起来的。 1777年，法国化学家 Lavosier A L深入研究了 Priestley J的发现，并反复从量上加以精确测定。他发现汞煅烧后形成的汞渣(三仙丹)所增加的质量，恰与汞渣加热分解所放出的那部分“空气”的质量完全相等。他认为，燃烧是可燃物同这种“空气”的结合，而不是燃素的放出；可燃物燃烧时质量的变化是由于这种“空气”造成的，而与燃素无关。他把这种“空气”命名为氧气，从而成为真正认识氧气的第一位化学家。由此他把燃素完全摈弃于燃烧过程之外，彻底推翻了统治化学界达百年之久的燃素说，建立了燃烧的氧化学说，实现了一场深刻的化学革命。这是化学学科中第一个科学的化学反应理论。它不仅仅是对燃烧理论的革新，而且也是对过去整个化学学科的一次系统总结，促进了化学的迅速发展。由此，Lavosier A L还以科学实验第一次证明了化学反应前后物质总质量不变的物质质量守恒定律，为精密、定量的化学发展奠定了科学基础。同时，也为唯物主义哲学的物质不灭原理，第一次提供了科学证明，促进了哲学的发展。 Lavosier A L实现化学革命的一个重要原因是在于运用了正确的科学思维方法。这很值得人们借鉴。他的座右铭是：不靠猜想，而要根据事实。他认为燃素论者的根本错误是在于凭空想象，不是从观察出发，而是从推测到推测，引出那些并非直接源于事实的各种结论，并把它们当作基本真理来接受，以致在一大堆错误中把自己给弄糊涂了。因此，他强调，若非必然由观察和实验的直接结果，我决不构造任何结论；并且总是分析整理事实，从中引出结论。他指出，我们在一切情况下都应当让我们的推理受到实验的检验，而除了通过实验和观察的自然之路外，探寻真理别无他途。 Lavosier A L所遵循的这一认识途径是比较符合唯物主义认识论的。这正是他高于燃素论者而取得成功的根本所在。其次是在于他确信自然界规律的统一，物理规律与化学规律的统一，质与量的统一。他把建立在质量不变基础上的牛顿力学应用于化学，认识到尽管物质在化学反应中其性质与状态会发生改变，然而反应前后的物质总量却是相同的。其中既然称不出燃素的量，也就说明并不存在燃素的质。正是由于他的这一理论框架和哲学观念才促使他决心同传统的燃素理论决裂，取得成功。他的以量定质的思维方法，体现了辩证唯物论关于物质不灭与量质统一的规律性。

狭义的定义：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。广义的的定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的反应，不一定要有氧气参加，比如金属钠（Na）和氯气（CL2）反应生成氯化钠（NaCL），该反应没有氧气参加，但是是剧烈的发光发热的化学反应，同样属于燃烧范畴。同时也不一定是化学反应，比如核燃料燃烧。燃烧的条件： 有可燃物 可燃物达到燃点与助燃物*（氧化剂）接触

下面讲一下大家最关心的概念：什么是火焰 这个问题在化吧属于月经问题，不断被人提出、不断被解答，但答案却一直未能统一。 有人说火焰是物质，是等离子态的、或者气态的一些物质；有人说火焰是现象，是发光发热的化学反应引发的物理现象。 这两种说法都没有什么本质错误，下面我们用一个新的定义将其统一起来。 【火焰】 火焰是一个以亚音速、自维持传播的局域燃烧区域。 这样一来，上面几种说法都被统一起来。我们依次来分析一下这个定义。 首先，我们不用物质的定义，我们说火焰是一个空间概念：一个”区域“。在这个区域中，发生着燃烧反应，当然伴随着热、或者光和热，而这个区域内的物质也就是大家常说的等离子态、或者气态的燃烧反应物和产物。 其次，这个区域有很多的限制条件。最重要的条件，这个区域是“局部”的，即火焰在任何时候都只占可燃混合物的很小一部分。 第二个关键词是亚音速，这是指火焰传播的速度，这个速度我们后面会讲到。顺带一提，以音速传播的不连续燃烧波被称为【缓燃波】，而以超音速传播的燃烧波被称为【爆震波】，这两种波的传播机理不同，属于两种完全不同的现象。关于爆震波我们以后有时间再讨论。