Что выделяется при горении волос

Химия пламени

Чем проклинать тьму,
лучше зажечь хотя бы
одну маленькую свечу.
Конфуций

В начале

Первые попытки понять механизм горения связаны с именами англичанина Роберта Бойля, француза Антуана Лорана Лавуазье и русского Михаила Васильевича Ломоносова. Оказалось, что при горении вещество никуда не «исчезает», как наивно полагали когда-то, а превращается в другие вещества, в основном газообразные и потому невидимые. Лавуазье в 1774 году впервые показал, что при горении из воздуха уходит примерно пятая его часть. В течение XIX века ученые подробно исследовали физические и химические процессы, сопровождающие горение. Необходимость таких работ была вызвана прежде всего пожарами и взрывами в шахтах.

Существуют два вида пламени. Топливо и окислитель (чаще всего кислород) могут принудительно или самопроизвольно подводиться к зоне горения порознь и смешиваться уже в пламени. А могут смешиваться заранее — такие смеси способны гореть или даже взрываться в отсутствие воздуха, как, например, пороха, пиротехнические смеси для фейерверков, ракетные топлива. Горение может происходить как с участием кислорода, поступающего в зону горения с воздухом, так и при помощи кислорода, заключенного в веществе-окислителе. Одно из таких веществ — бертолетова соль (хлорат калия KClO₃); это вещество легко отдает кислород. Сильный окислитель — азотная кислота HNO₃: в чистом виде она воспламеняет многие органические вещества. Нитраты, соли азотной кислоты (например, в виде удобрения — калийной или аммиачной селитры), легко воспламеняются, если смешаны с горючими веществами. Еще один мощный окислитель, тетраоксид азота N₂O₄ — компонент ракетных топлив. Кислород могут заменить и такие сильные окислители, как, например, хлор, в котором горят многие вещества, или фтор. Чистый фтор — один из самых сильных окислителей, в его струе горит вода.

Цепные реакции

Основы теории горения и распространения пламени были заложены в конце 20-х годов прошлого столетия. В результате этих исследований были открыты разветвленные цепные реакции. За это открытие отечественный физикохимик Николай Николаевич Семенов и английский исследователь Сирил Хиншельвуд были в 1956 году удостоены Нобелевской премии по химии. Более простые неразветвленные цепные реакции открыл еще в 1913 году немецкий химик Макс Боденштейн на примере реакции водорода с хлором. Суммарно реакция выражается простым уравнением H₂ + Cl₂ = 2HCl. На самом деле она идет с участием очень активных осколков молекул — так называемых свободных радикалов. Под действием света в ультрафиолетовой и синей областях спектра или при высокой температуре молекулы хлора распадаются на атомы, которые и начинают длинную (иногда до миллиона звеньев) цепочку превращений; каждое из этих превращений называется элементарной реакцией:

Cl + H₂ → HCl + H,
H + Cl₂ → HCl + Cl и т. д.

На каждой стадии (звене реакции) происходит исчезновение одного активного центра (атома водорода или хлора) и одновременно появляется новый активный центр, продолжающий цепь. Цепи обрываются, когда встречаются две активные частицы, например Cl + Cl → Cl₂. Каждая цепь распространяется очень быстро, поэтому, если генерировать «первоначальные» активные частицы с высокой скоростью, реакция пойдет так быстро, что может привести к взрыву.

Таким образом, за ничтожный промежуток времени одна активная частица (атом H) превращается в три (атом водорода и два гидроксильных радикала OH), которые запускают уже три цепи вместо одной. В результате число цепей лавинообразно растет, что моментально приводит к взрыву смеси водорода и кислорода, поскольку в этой реакции выделяется много тепловой энергии. Атомы кислорода присутствуют в пламени и при горении других веществ. Их можно обнаружить, если направить струю сжатого воздуха поперек верхней части пламени горелки. При этом в воздухе обнаружится характерный запах озона — это атомы кислорода «прилипли» к молекулам кислорода с образованием молекул озона: О + О₂ = О₃, которые и были вынесены из пламени холодным воздухом.

Возможность взрыва смеси кислорода (или воздуха) со многими горючими газами — водородом, угарным газом, метаном, ацетиленом — зависит от условий, в основном от температуры, состава и давления смеси. Так, если в результате утечки бытового газа на кухне (он состоит в основном из метана) его содержание в воздухе превысит 5%, то смесь взорвется от пламени спички или зажигалки и даже от маленькой искры, проскочившей в выключателе при зажигании света. Взрыва не будет, если цепи обрываются быстрее, чем успевают разветвляться. Именно поэтому была безопасной лампа для шахтеров, которую английский химик Хэмфри Дэви разработал в 1816 году, ничего не зная о химии пламени. В этой лампе открытый огонь был отгорожен от внешней атмосферы (которая могла оказаться взрывоопасной) частой металлической сеткой. На поверхности металла активные частицы эффективно исчезают, превращаясь в стабильные молекулы, и потому не могут проникнуть во внешнюю среду.

Полный механизм разветвленно-цепных реакций очень сложен и может включать более сотни элементарных реакций. К разветвленно-цепным относятся многие реакции окисления и горения неорганических и органических соединений. Таковой же будет и реакция деления ядер тяжелых элементов, например плутония или урана, под воздействием нейтронов, которые выступают аналогами активных частиц в химических реакциях. Проникая в ядро тяжелого элемента, нейтроны вызывают его деление, что сопровождается выделением очень большой энергии; одновременно из ядра вылетают новые нейтроны, которые вызывают деление соседних ядер. Химические и ядерные разветвленно-цепные процессы описываются сходными математическими моделями.

Что надо для начала

Чтобы началось горение, нужно выполнить ряд условий. Прежде всего, температура горючего вещества должна превышать некое предельное значение, которое называется температурой воспламенения. Знаменитый роман Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» назван так потому, что примерно при этой температуре (233°C) загорается бумага. Это «температура воспламенения», выше которой твердое топливо выделяет горючие пары или газообразные продукты разложения в количестве, достаточном для их устойчивого горения. Примерно такая же температура воспламенения и у сухой сосновой древесины.

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и от условий горения. Так, температура в пламени метана на воздухе достигает 1900°C, а при горении в кислороде — 2700°C. Еще более горячее пламя дают при сгорании в чистом кислороде водород (2800°C) и ацетилен (3000°C). Недаром пламя ацетиленовой горелки легко режет почти любой металл. Самую же высокую температуру, около 5000°C (она зафиксирована в Книге рекордов Гиннесса), дает при сгорании в кислороде легкокипящая жидкость — субнитрид углерода С₄N₂ (это вещество имеет строение дицианоацетилена NC–C=C–CN). А по некоторым сведениям, при горении его в атмосфере озона температура может доходить до 5700°C. Если же эту жидкость поджечь на воздухе, она сгорит красным коптящим пламенем с зелено-фиолетовой каймой. С другой стороны, известны и холодные пламена. Так, например, горят при низких давлениях пары фосфора. Сравнительно холодное пламя получается и при окислении в определенных условиях сероуглерода и легких углеводородов; например, пропан дает холодное пламя при пониженном давлении и температуре от 260–320°C.

Только в последней четверти ХХ века стал проясняться механизм процессов, происходящих в пламени многих горючих веществ. Механизм этот очень сложен. Исходные молекулы обычно слишком велики, чтобы, реагируя с кислородом, непосредственно превратиться в продукты реакции. Так, например, горение октана, одного из компонентов бензина, выражается уравнением 2С₈Н₁₈ + 25О₂ = 16СО₂ + 18Н₂О. Однако все 8 атомов углерода и 18 атомов водорода в молекуле октана никак не могут одновременно соединиться с 50 атомами кислорода: для этого должно разорваться множество химических связей и образоваться множество новых. Реакция горения происходит многостадийно — так, чтобы на каждой стадии разрывалось и образовывалось лишь небольшое число химических связей, и процесс состоит из множества последовательно протекающих элементарных реакций, совокупность которых и представляется наблюдателю как пламя. Изучать элементарные реакции сложно прежде всего потому, что концентрации реакционно-способных промежуточных частиц в пламени крайне малы.

Внутри пламени

Оптическое зондирование разных участков пламени с помощью лазеров позволило установить качественный и количественный состав присутствующих там активных частиц — осколков молекул горючего вещества. Оказалось, что даже в простой с виду реакции горения водорода в кислороде 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О происходит более 20 элементарных реакций с участием молекул О₂, Н₂, О₃, Н₂О₂, Н₂О, активных частиц Н, О, ОН, НО₂. Вот, например, что написал об этой реакции английский химик Кеннет Бэйли в 1937 году: «Уравнение реакции соединения водорода с кислородом — первое уравнение, с которым знакомится большинство начинающих изучать химию. Реакция эта кажется им очень простой. Но даже профессиональные химики бывают несколько поражены, увидев книгу в сотню страниц под названием «Реакция кислорода с водородом», опубликованную Хиншельвудом и Уильямсоном в 1934 году». К этому можно добавить, что в 1948 году была опубликована значительно большая по объему монография А. Б. Налбандяна и В. В. Воеводского под названием «Механизм окисления и горения водорода».

Современные методы исследования позволили изучить отдельные стадии подобных процессов, измерить скорость, с которой различные активные частицы реагируют друг с другом и со стабильными молекулами при разных температурах. Зная механизм отдельных стадий процесса, можно «собрать» и весь процесс, то есть смоделировать пламя. Сложность такого моделирования заключается не только в изучении всего комплекса элементарных химических реакций, но и в необходимости учитывать процессы диффузии частиц, теплопереноса и конвекционных потоков в пламени (именно последние устраивают завораживающую игру языков горящего костра).

Откуда все берется

Основное топливо современной промышленности — углеводороды, начиная от простейшего, метана, и кончая тяжелыми углеводородами, которые содержатся в мазуте. Пламя даже простейшего углеводорода — метана может включать до ста элементарных реакций. При этом далеко не все из них изучены достаточно подробно. Когда горят тяжелые углеводороды, например те, что содержатся в парафине, их молекулы не могут достичь зоны горения, оставаясь целыми. Еще на подходе к пламени они из-за высокой температуры расщепляются на осколки. При этом от молекул обычно отщепляются группы, содержащие два атома углерода, например С₈Н₁₈ → С₂Н₅ + С₆Н₁₃. Активные частицы с нечетным числом атомов углерода могут отщеплять атомы водорода, образуя соединения с двойными С=С и тройными С≡С связями. Было обнаружено, что в пламени такие соединения могут вступать в реакции, которые не были ранее известны химикам, поскольку вне пламени они не идут, например С₂Н₂ + О → СН₂ + СО, СН₂ + О₂ → СО₂ + Н + Н.

Постепенная потеря водорода исходными молекулами приводит к увеличению в них доли углерода, пока не образуются частицы С₂Н₂, С₂Н, С₂. Зона сине-голубого пламени обусловлена свечением в этой зоне возбужденных частиц С₂ и СН. Если доступ кислорода в зону горения ограничен, то эти частицы не окисляются, а собираются в агрегаты — полимеризуются по схеме С₂Н + С₂Н₂ → С₄Н₂ + Н, С₂Н + С₄Н₂ → С₆Н₂ + Н и т. д.

Источник

Как определить вид волокна — проба на горение

Комфортность изделия в шитье и носке во многом зависит от волокнистого состава нитей, из которых изготовлена ткань. К сожалению волокнистый состав тканей не всегда указывается верно либо не указывается вовсе. Поэтому важно научиться определять волокнистый состав самостоятельно.

Волокнистый состав можно и нужно определять по внешнему виду, на ощупь и по характеру горения. Проба на горение – это наиболее простой и верный способ определения волокнистого состава материала. Все что для этого нужно, это кусочек материал, пинцет, зажигалка и блюдце.

При проведении пробы на горение обращаем внимание на характер пламени, запах, плотность и цвет золы.
Далее смотрите видео или читайте текст ниже

Натуральнее растительные волокна

Хлопок, лен, крапива, конопля… — в основе природный полимер целлюлоза.

Характер горения:
Горят интенсивно желтым пламенем. После затухания светлый дымок с запахом жженой бумаги. После сгорания остается легкий хрупкий пепел серо-белого цвета, который легко растирается пальцами.

Натуральные животные волокна

Натуральный шелк – в основе природный полимер белок фиброин
Шерсть – в основе природный полимер белок кератин.

Характер горения:
При внесении в пламя загораются, при вынесении из пламени затухают. Запах паленого волоса (пера, кости). После сгорания остается темный хрупкий пепел, легко растирается пальцами.

У шерсти запах паленого волоса насыщеннее, чем у натурального шелка

Искусственные волокна

Вискоза, бамбук — в основе природный полимер целлюлоза

Характер горения подобен хлопку:
Горят интенсивно желтым пламенем. После сгорания остается хрупкий пепел серого или темного цвета, который легко растирается пальцами.

Синтетические волокна

Капрон при внесении в пламя плавится, загорается с трудом. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный шарик.

Лавсан и нитрон горят желтым коптящим пламенем, образуя твердый оплавленный шарик, который не рассыпается или растирается с большим трудом На краю материала образуется жесткий оплавленный край

Запах неприятный — горелого пластика

В видео вы увидели, как горят самые распространенные синтетические материалы. Возможно, те кусочки ткани, что будете исследовать вы, будут иметь несколько другой характер горения. Это нормально, потому что волокна часто смешиваются в различных сочетаниях, ткани подвергаются самых разнообразным отделкам, и это все, несомненно, влияет на характер горения.

По большому счету ваша задача научиться отличать натуральные материалы и синтетические. А отличать синтетические между собой не так уж и важно.

Залог успеха будущего изделия – это правильный выбор ткани.
Если ткань выбирать исключительно по критерию «нравится — не нравится», да «цвет веселенький», то сложно рассчитывать на хороший результат. Цвет-то может быть и веселенький, да вот как шиться будет?

Чтобы научиться легко выбирать ткани легкие в шитье и комфортные в носке, приходите на мастер-класс «Материя первична: Как правильно выбрать ткань»

СЧИТАЕТЕ, ЧТО ВАШИМ ДРУЗЬЯМ ЭТО БУДЕТ ПОЛЕЗНО? ПОДЕЛИТЕСЬ С НИМИ В СОЦСЕТЯХ!

Источник

Пермяки заметили, что цвет газа на кухне изменился. Объясняем, почему это может быть опасно

И что в таком случае делать

Если газ выглядит вот так — это плохо

Фото: Ольга Якунчева

Вы заметили, что газ на плите стал непривычного красного цвета и на нем всё греется дольше обычного? Это не только неудобно, ведет к перерасходу газа, но и опасно для вашего здоровья. Рассказываем, что же делать, если вы заметили, как у вас из-под кастрюли вырываются языки красного пламени.

При нормальных условиях газ должен быть голубого цвета. Именно на нем пища готовится быстрее всего. На красном, желтом и оранжевом — медленнее.

— Изменение цвета пламени, появление оранжевого или желтого цвета на язычках пламени случается из-за условий его сгорания, — рассказали 59.RU в «Газпром газораспределение Пермь». — При недостаточном количестве кислорода происходит неполное сгорание газа и увеличивается концентрация угарного газа. Это и приводит к изменению цвета горения.

Газ должен быть голубого цвета

Фото: Тимофей Калмаков

Цвет газа — это наглядный индикатор проблем. Если он вдруг покраснел, сразу же открывайте окна.

— Процесс горения газа сопровождается выделением побочного продукта — угарного газа, — продолжают в «Газпром газораспределение Пермь». — Он выделяется при сгорании абсолютно любого вида топлива. При повышении концентрации угарного газа возможно отравление. Первые признаки — тошнота, головная боль, головокружение.

Чтобы избежать отравления, нужно постоянно проветривать кухню и обеспечить работу вентиляции. При этом встроенная вытяжка, соединенная напрямую с вентиляционным каналом, и пластиковые окна ухудшают естественный воздухообмен на кухне.

— Для нормальной работы газового оборудования необходимо открыть форточку на кухне или установить режим микропроветривания в пластиковых окнах, — объясняют специалисты. — Нормальная циркуляция воздуха возможна при притоке наружного воздуха и исправной вентиляции. В бытовых условиях проверить тягу вентиляции можно листом бумаги. Просто поднесите его к решетке. При исправном вентиляционном канале листок бумаги прилипнет к решетке.

Возможно, нужно прочистить плиту

Фото: Сергей Федосеев

Если вы проветрили кухню, вентиляция работает, а на плите так и горит красный газ, вызывайте газовую службу для проверки исправности и ремонта газового оборудования. При появлении запаха газа обращайтесь по телефону: 04 или 104 (с мобильного).

Проблема может быть в плите или колонке. Из-за засорившегося оборудования может нарушиться баланс газа и воздуха в конфорке. В таком случае газа подается больше, чем необходимо, поэтому он и меняет цвет. Может потребоваться прочистка или замена некоторых клапанов.

В марте 2018 года в Кизеле сразу две семьи скончались от угарного газа. Сначала в одной из квартир обнаружили тела пожилой женщины, ее супруга и их 50-летнего сына, инвалида третьей группы. А спустя несколько дней при обходе дома в квартире этажом выше обнаружили еще двоих погибших — пожилую женщину и ее 63-летнего сына. За гибель пяти человек осудили сотрудников управляющей компании, которая обслуживала дом. Выяснилось, что в квартирах были газовые колонки, но вентиляция не работала, а дымоходы для отвода продуктов горения были неисправны и негерметичны.

Источник

9 причин не игнорировать симптомы гастроэзофагеальной рефлюксной болезнь

Актуальная проблема

Для большинства людей, изжога – это просто случайно возникший дискомфорт. Примерно 20% населения высокоразвитых стран испытывают ее не реже одного раза в месяц.

Но для 6% людей, которые имеют хроническую форму изжоги, известную как гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ), не купированные (не леченные) симптомы могут привести к различным осложнениям для здоровья. Люди с эрозиями на слизистой пищевода из-за кислого рефлюкса часто не осознают вреда от ГЭРБ, пока у них не разовьется запущенная стадия болезни.

Если вы испытываете частую или длительную изжогу (два раза в неделю на регулярной основе), обратитесь к врачу. Вот девять причин, почему Вы не должны игнорировать симптомы гастроэзофагеальной рефлюксной болезни.

1. Развитие воспаление в пищеводе (эзофагит)

При гастроэзофагеальной рефлюксной болезни пища, кислота и пищеварительные соки забрасываются в пищевод. Со временем это вызывает раздражение и отек слизистой, выстилающей пищевод изнутри. Это и есть эзофагит. Если кислотное воздействие в пищеводе наблюдается в течение всего лишь нескольких недель, то уже может развить воспаление слизистой. Это может вызывать дискомфорт и, даже боль, по срединной линии брюшной стенки, «под ложечкой», где сходятся правые и левые ребра у грудины. Это воспаление делает пищевод уязвимым для еще более опасных состояний – эрозий или рубцов.

2. Стриктура пищевода

Если эзофагит продолжается слишком долго, то возникающая рубцовая ткань, может сузить пищевод. Это стриктура может привести к трудностям прохождения и глотания пищи, которая может застревать на уровне образования рубцовой ткани, вызывая боль.

Большие куски пищи могут застрять и эта ситуация может потребовать эндоскопического вмешательства для их удаления. Стриктура может вызывать частые подавливания при приеме пищи. Из-за этого пациенты часто отказываются от еды и теряют много в весе.

Стриктура лечится расширением или растяжением пищевода (бужирование или дилятация). Эти лечебные процедуры могут быть неоднократными по воздействию на стрикутуру. Но прием блокаторов продукции кислоты в желудке (ингибиторы протонной помпы, ИПП или Н2-блокаторы) могут помешать возвращению рубцовых изменений в пищеводе в дальнейшем.

3. Проблемы с горлом и голосом

Основным симптомом гастроэзофагеальной рефлюксной болезни является изжога, но не все люди ее чувствуют и описывают. У них могут быть другие, более сложные для диагностики симптомы. Врачи называют эти случаи «немой рефлюкс», или бессимптомный рефлюкс. У пациента может не быть изжоги, как это классически описано в учебниках, но у них могут быть различные другие проблемы, которые происходят за пределами пищевода, такие как хрипота, изменения голоса, боль в горле или хронический кашель. У них такое ощущение, как будто в горле комок или волос, и им постоянно приходится очищать горло, покашливая и откашливаясь.

4. Проблемы с дыханием

Если кислота желудка случайно затечет в дыхательное горло после того, как она попадет при гастроэзофагеальной рефлюксной болезни в пищевод, то ГЭРБ может ухудшить течение бронхиальной астмы или пневмонии. Даже без проблем с легкими ГЭРБ может вызывать одышку и затруднение дыхания. А лечение в данной ситуации может быть обоюдоострым мечом. Так как, препараты ГЭРБ, такие как ингибиторы протонной помпы, могут фактически увеличить риск пневмонии. (Они могут способствовать росту бактерий и подавлять кашель, который призван на помощь для очищения легких).

Обращайте внимание Вашего лечащего врача на функцию Ваших легких при лечении рефлюкса.

5. Разрушение зубов

Когда желудочная кислота и пищеварительные соки попадают через пищевод в ротовую полость, это может вызвать кислый вкус и, если это происходит достаточно часто, то разрушается зубная эмаль, что способствуют кариесу.

6. Язвы пищевода

Желудочная кислота может разрушать слизистую пищевода, вызывая раны и язвы. Язвы пищевода отличаются от язв желудка, которые обычно вызваны бактериями. Люди с ранами и язвами могут сплевывать кровью, у них также может быть рвота кровью. Они могут увидеть кровь в своих испражнениях. Кровь может быть красной, вишневой, или как частицы кофе. В стуле обычно кровь из пищевода и желудка при прохождении через тонкий кишечник приобретает черный цвет, цвет и вид нефти — вязкой, скользкой, плохо смываемой.

Обратитесь к врачу немедленно, если у Вас имеются такие симптомы. При эндоскопии можно обнаружить язвы пищевода. Кислотно-блокирующие или кислотно-снижающие лекарства могут привести к их исчезновению.

7. Пищевод Барретта

Если не лечить в течение многих лет, постоянный кислотный рефлюкс могут образоваться изменения в клетках, известное как пищевод Барретта, считающееся предраковым состоянием. Это состояние не вызывает особых симптомов, кроме симптомов рефлюкса. Врач может диагностировать его, выполняя эндоскопию.

Если у вас есть изжога более двух раз в неделю в течение длительного времени, или если у вас есть симптомы гастроэзофагеальной рефлюксной болезни, которые ухудшаются или вы обнаружили новые, которых у вас не было раньше, это все причины, чтобы провериться и пройти эндоскопию.

8. Рак пищевода

В очень серьезных случаях не леченая гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (и последующий пищевод Барретта) может привести к раку пищевода. Основные факторы риска – это употребление алкоголя, курение, плохое питание, а также хронические заболевания пищевода с рефлюксом.

Симптомы включают потерю веса, проблемы с глотанием, или желудочно-кишечные кровотечения. Это то, что происходит в течение десятилетий не леченного рефлюкса (30-40 лет), поэтому у тех, кому 30 лет и в остальном здоровы, нет причин подозревать рак. Но если вам больше 50 лет, и у вас была изжога в течение многих лет, и вы внезапно теряете вес, например, это определенно то, что врач заподозрит в первую очередь.

9. Более низкое качество жизни

В дополнение к рискам для здоровья, симптомы гастроэзофагеальной рефлюксной болезни могут повлиять на здоровье и качество жизни, которые могут быть подорваны из-за проблем с питанием и сном, а также социальных и физических ограничений. У мужчин отчетливо снижалось либидо при длительном рефлюксе.

Источник